指南针是怎样发明的?

  

指南针是中国古代四大发明之一。自然界中具有磁性的物质是天然磁石,早在战国时期,人们就利用天然磁石制作出指向工具——司南。由于司南的指向效果并不理想,随着航海事业的兴起,直接推动了磁体指向仪器的发展。

司南的样子像一只勺,由整块的天然磁铁琢磨而成,底圆,可以在平滑的“地盘”上自由旋转,等它静止的时候,勺柄就会指向南方。
  “地盘”是用青铜做的,有的是个涂漆的木盘。这种底盘内圆外方,四周刻有八干(甲、乙、丙、丁、庚、辛、壬、癸)和十二支(子、丑、寅、卯、辰、已、午、未、申、酉、戌、亥),加上四维(乾、坤、巽、艮)共二十四向,用来配合司南定向。

到宋代时期,我国劳动人民已会制造人工磁体,这样就产生了更高一级的磁性指向仪器。
  制造人工磁体的方法之一是把钢针放在天然磁体上摩擦,因传磁而有了磁性。直到19世纪现代电磁铁出现以前,差不多所有的指南针都是采用这种人工磁化法制成的。

据沈括《梦溪笔谈》记载,北宋时有四种不同装置的针型指南针,即水浮法、缕悬法、指甲法和碗唇法。
  

人们把经过磁化的钢针,穿上几根灯草,放在一只盛满水的碗里,它就能浮在水上为航海船只指示方向,这就是水浮法。水浮法指南针漂浮于水面,能相对保持磁针的水平和稳定,比较实用。正是这种指南针,首先应用于航海事业。缕悬法是把一根磁针用单丝粘住,悬在木架上,针下则安放一个标有方位的圆盘,静止时,钢针就指示南北。
  缕悬法的指针转动灵活,在指导方位上准确性较高,但使用时不能有风,物体不得晃动,有很多限制。

指南针在航海上的应用,又加速了指南针本身的发展。南宋时期,人们开始把磁针与分方位的装置组成一个整体。这种仪器在近代叫罗盘,在古代则有不同的名称,或日地罗,或日针盘,还有的叫子午盘、定盘、针、经盘等。
  1274年,吴自牧的《梦粱录》里面提到,舟船遇“风雨冥晦时,惟凭针盘而行”。最晚到这时,指南针已经发展成罗盘针了。但直到明代中叶,罗盘针仍然是水浮针。

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