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指南针是怎样发明的

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来源: 作者: 2019-05-16 22:57:19

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作为中国的四大文明之一,指南针的发明不但对中国有深远的影响,而且在世界航海史上具有里程碑的意义。指南针能够用来辨别方位,当一个人在野外或者海上迷路的时候,它的作用可不能小瞧,有时它很有可能会决定一个人的生死存亡。

指南针又叫罗盘针,是我国古代发明的利用磁石指极性制成的指南仪器,是古代中国人民智慧的结晶。磁石也就是平时人们所称的 吸铁石 ,它的性能是能够把许多铁屑牢牢吸在一起。从科学的角度讲,磁石之所以能够吸铁,是因为每块磁石的两端有正极和负极两个不同的磁极。

而人类赖以生存的地球也是一块天然的大磁铁,它的南北两端也有不同的磁极,其中北极是负磁极,南极为正磁极。根据同性相斥、异性相吸的原理,如果一个人手拿一根自由转动的磁针,不管他站在地球的任何地方,其正极总是指向北,负极总是指向南。

中国早在战国时期就已利用磁石指示南北的特性做成了司南这1指南的工具,然而历史的久远使得今日的人们没法考证那时司南的样子。通常我们在历史书上所见的司南的插图是根据中国历史博物馆展品 汉代司南模型 绘制的,而这个模型又是后人根据史书记载以及地下出土的汉朝地盘实物制成的。它的地盘由青铜制成,内圆外方,中心圆面磨得非常光滑,这样可以保证勺体准确地指导方向。

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心圆的外围。地盘的中心摆放着用天然磁铁磨成的小勺,勺头底部是光滑的半球面,磁铁的正极磨成司南的长柄。使用时应先放平地盘,然后将司南放在地盘中间,用手拨动勺柄使它转动,当司南停下时,勺柄所指的方向就是南方。直到公元8世纪,这种勺形司南依然被广泛应用。

宋朝时,劳动人民根据制造人工磁体的技术制造了指南鱼。指南鱼是把薄钢片剪成鱼形,长2寸,宽5分,鱼的肚皮部分凹下去,使鱼像船一样能浮在水面上。然后把鱼放在天然磁铁的附近,钢片在磁体吸力以及受磁感应的影响下便具有了磁性。相对于司南,这种人工传磁方法使用起来比较方便,只要在一碗水上放一个指南鱼就能辨别方向了。此后人们不断改进,在天然磁体上对钢丝进行摩擦,使得钢针具有磁性。

这种通过人工传磁制成的钢针便是正式的指南针了。北宋科学家沈括著有《梦溪笔谈》一书,他在书中介绍了水浮法、缕悬法、指甲法和碗唇法四种对指南针用法的实验。其中 水浮法 是把指南针放在有水的碗里,让它浮在水面上,以指导方向。 缕悬法 是将蜡涂在磁针上,再在上面粘一根丝线,把丝线悬在木架上,在针下安置一个标有方位的圆盘,静止时钢针就指示南北。

指甲法 就是在手指甲面上放1钢针,然后轻轻转动它,由于手指甲的光滑,和司南一样,磁针就会指向南方。 碗唇法 是在光滑的碗边上放1磁针并转动它,和指甲法一样,它也会产生指南作用。通过精密的观察实验,沈括还发现磁针指导的方向其实并不是正南正北,而是略微偏西北和东南,在科学上这被叫做磁偏角。沈括精辟地指出磁偏角的发生是由于地球上的磁极不是正好在南北两极的缘故。

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