历史指南针的发明

指南针的发明在历史上记载了地球本身就是一个巨大的磁铁,由熔融的铁和镍组成的地球外核存在电流和对流,从而产生磁场。

就像一个简单的磁条,地球磁场有两个极点——北极和南极。在覆有铁屑的纸上放一个磁条,铁屑会沿着磁极辐射的磁力线分布。

一个被磁化的物体,如磁铁和指南针指针,也会像铁屑一样调整自己的方向,使其与磁力线的方向保持一致。在1世纪,中国人在一种叫做“新浪”的装置中使用磁铁,这主要是用来看风水的。

在这个装置中,磁铁被雕刻成勺子的形状,并放置在一个抛光的底盘上,它将自己指向南北轴。底盘上通常刻有方位(东、西、南、北)、星座分布和占卜用的符号。

公元83年,中国哲学家王充记载了这个装置,但没有提到它在航海中的应用。在8世纪,中国人用磁化的铁针代替了西那的磁铁。

这种磁针是将一根铁针沿着磁性极佳的磁铁的磁轴磁化而得到的。1086年,中国科学家沈括在他的《孟茜碧潭》中明确提到了一种专门用于航海的磁罗盘。

到117017065438,北宋何柱写的《周萍客谈》描述了指南针在海上的使用。然而,直到欧洲探险时代开始,指南针才被制成一种复杂的导航设备。

鉴于远东的大量创新,指南针很可能是* * *传到西方的。在此之前,欧洲旅行者用太阳或北极星来辨别南北方向。

虽然他们可以通过这种天文方法获得更精确的定位,但这只能在天气晴朗的时候进行——不时出现的恶劣天气往往会严重影响航海活动,导致灾难性后果。公元11世纪,维京人可能已经使用指南针在北欧海岸航行,但是关于磁罗盘的第一次记录却来自于英国学者兼牧师亚历山大?由Nickmann撰写,发表于1180。

早期的欧洲指南针将一根磁化的指针垂直插入一根吸管,然后让吸管垂直漂浮在一个装满水的盘子里。这样的设备可以在一定程度上指示准确的方向,但出行时携带极其不便。

到了1250,指针被装在一个枢轴上,它的上方是一个标有主方向的圆形卡片,可以和指针一起旋转。1269,法国科学家佩特鲁斯?佩里格里纳斯首次解释了磁铁(以及指南针)的工作原理。

他描述了磁极并发明了指南针,这样指针就可以用度数来指示方向。对指南针的进一步改进包括将指针和刻度盘放在一个盒子里。

早期的盒子由木头或象牙等材料制成,这些材料不会干扰施加在指针上的磁力。后来使用黄铜也是基于这种考虑。

16世纪,船上的罗盘安装在自校正轴或支架上,以保证罗盘在颠簸的船上能始终保持水平位置。指南针很快成为不可或缺的工具。

1594,英国哲学家弗朗西斯?培根称指南针指针的发明是文明社会三大最重要的进步之一(另外两个是火药和印刷术)。每年,成千上万的水手将他们的生命托付给一个颤抖的小铁片,并在航行中根据它的指令进行操作。

后来,水手们逐渐意识到,指针并不总是准确的,它会受到附近物体的干扰,尤其是铁制品。航海罗盘也会受到大陆的影响。在东西向航行时,航海家知道必须进行适当的方位补偿,以抵消一种叫做“磁偏”的现象所带来的影响。

历史上谁发明了指南针?历史上谁发明了指南针?

耐心~指南针的始祖——新浪指南针的始祖出现在战国时期。它是由天然磁铁制成的。

它看起来像一个圆底的勺子,可以放在光滑的“场地”上保持平衡,可以自由旋转。当它静止时,勺子的柄会指向南方。

古人称之为“司南”,在当时的《韩非子》一书中有:“王力司南取时先。”“早晚收场”的意思是方,东方。

《鬼谷子》中记载了新浪的应用,郑人采玉时带着新浪,以确保不迷路。春秋时期,人们已经可以将硬度为5-7度的软玉、硬玉打磨成各种形状,因此也可以用硬度只有5.5-6.5度的天然磁铁来制作司南。

东汉王充在《论衡》一书中对司南的形状和用法做了明确的记载。新浪是经过琢磨用一整块天然磁铁做成的,勺子的手柄经过极导,使整个勺子的重心正好落在勺子底部的正中间,勺子放在一个光滑的场地,周围是一个四维的茎干和树枝,合成24个方向。

这个设计是古人仔细观察了自然界中许多与磁性有关的现象,积累了大量的知识和经验后,经过长期研究完成的。新浪的出现是人们对磁铁手指极性认识的实际应用。

但是,新浪也有很多缺陷。天然磁铁不好找,加工过程中受冲击受热容易失磁。所以新浪的磁性比较弱,与站点的接触要非常顺畅,否则会因为转动摩擦阻力太大而难以转动,达不到预期的引导效果。

而且新浪有一定的体积和重量,不方便携带,这可能是新浪长期没有被广泛使用的主要原因。新浪由一个青铜圆盘和一个天然磁铁制成的磁勺组成。青铜盘刻有24个方向,磁勺放在盘的中心圆形面上。当它静止时,勺子的尾部指向南方。

指南针的发明在古代,人们经常把薄铁叶切成鱼的形状。鱼的腹部略凹,像船一样。磁化后浮在水面,可指南北。那时候是当游戏用的。

东晋的崔宝曾在《古今笔记》中提到过这种“导盲鱼”。北宋曾公亮在《五经总论》中载有导鱼的制作和使用方法:“以薄铁叶割之,长二寸,宽五分,头尾如鱼之尖,以炭火烧之。侯同池,以铁镬、铁锅鱼为初火,尾正,蘸盆,密器止。

使用时,将水碗平放在无风处,鱼在水面上,使其漂浮,头部始终在午后。“这是一种人工磁化方法,利用地球磁场来磁化铁片。

也就是把烧红的铁片放在子午线方向。炽热的铁片内部的分子处于相对活跃的状态,使得铁分子沿着地球磁场的方向排列,达到磁化的目的。

这种排列可以通过将其浸入水中来快速固定,并且可以通过将鱼尾稍微向下倾斜来增加磁化程度。人工磁化法的发明对指南针的应用和发展起到了巨大的作用。

这也是磁学和地磁发展史上的一件大事。北宋沈括在《孟茜笔谈》中提到了另一种人工磁化的方法:“方家可以用磁铁引导。”

据沈括介绍,当时的技术人员用磁铁摩擦缝衣针,使针具有磁性。从现在来看,这是一种利用天然磁铁的磁场,使钢针内磁畴的排列趋向某一方向,从而使钢针呈现磁性的方法。

这种方法比地磁法简单,磁化效果比地磁法好。摩擦法的发明不仅是世界上最早的,也为实用磁指向仪的出现创造了条件。沈括在《孟茜笔谈·补谈》中也谈到了摩擦法磁化过程中的各种现象:“若用磁石针锋相对,则锐而总导,有人指北方,而不怕石头...相反,应该有南北差异,这一点还没有深入研究。”

也就是说,用磁铁摩擦缝衣针后,有时会针锋相对地指向北方。从现在来看,所有的磁铁都有N和s两个磁极,磁化时缝纫针的朝向不同,所以磁化后的方向也不同。

但是沈括并不知道这个道理。他真实记录了这一现象,并坦率承认自己没有深入思考。希望后人能进一步探索。

关于磁针的安装方法,沈括介绍了四种方法:1。水漂法——在磁针上放几根灯芯草浮在水面上,可以指示方向。2.碗唇旋转法——将磁针放在碗口边缘,磁针可以旋转指示方向。

3.指甲旋转法——把磁针放在指甲上。由于指甲表面光滑,磁针可以自由旋转,指示方向。4.暮光挂法——在磁针中间涂上一些蜡,粘上一根丝,挂在无风的地方指明方向。

沈括也比较了四种方法。他指出,水浮法最大的缺点是水面容易晃动,影响测量结果。碗唇旋转和指甲旋转因为摩擦力小所以灵活,但是容易脱落。

沈括强调悬挂法,他认为这是一种理想而实用的方法。实际上,沈括指出的四种方法已经概括了迄今为止指南针装置的两种体系——水针和干针。

《孟茜笔谈》是沈括(1031—1095)写的一部关于中国古代科技的书,书中谈到了磁学和指南针的一些问题。南宋时,陈在《广记》中介绍了另一种导鱼、导龟的制作方法。

这种无指鱼和《武经通论》中记载的不一样。用手指大的木头雕刻成鱼的形状。在木鱼的肚子里放一块天然磁铁,磁铁的S极指向鱼的头部。用蜡封住后,从鱼的口中插入一根针,就成了无指鱼。把它浮在水面上,一个鱼头导,也是水针的一种。

导游龟在当时是一种流行的新设备。在木龟的腹部放置一块天然磁铁,在木龟的腹部下方挖一个光滑的洞,并将其对齐,放在直立在木板上的尖尖的竹钉上,这样木龟就被放在了一个固定且可触及的地方。