指南针

指南针

最早在军事上应用指南针

北宋《武经总要》记载:行军的时候,如果遇到阴天黑夜,无法辨明方向,就应当让老马在前面带路,或者用指南车和指南鱼辨别方向。这指南鱼最早应用在军事方面的记录。

最早的摩擦磁化法

北宋的沈括在《梦溪笔谈》中提到摩擦磁化的方法:“方家以磁石摩针锋,则能指南。”按沈括的说法,当时的技术人员用磁石去摩擦缝衣针,就能使针带上磁性。从现在的观点来看,这是一种利用天然磁石的磁场作用,使钢针内部磁畴的排列趋于某一方向,从而使钢针显示出磁性的方法。这种方法比地磁法简单,而且磁化效果比地磁法好,中国最早发明了摩擦磁化法,为有实用价值的磁指向器的出现创造了条件。在西方,直到公元1200年古约特才记载了利用天然磁石摩擦铁针制作的指南针的方法,比北宋沈括的记载晚了一个多世纪。

最早的指南针用于航海的记录

宋人朱彧所著《萍洲可谈》中记载道,“舟师识地理,阴晦观指南针。“意思是,阴天中航海,指引方向需要指南针。这是世界上将指南针用于航海的最早记录。

最早的指针式刻度盘

赵达于西元570年发明了盘。这是世界上最早的指针式度盘。中国的指针式刻度盘结构精细复杂,令人惊奇。有些度盘竟由多达40个同心圆组成。在每个不同的同心圆上都标有一套不同的数字以测量各种情况,并可按要求读出数字。这种装置对现代科学来说是极其重要的。 最早的指针式刻度盘

赵达于西元570年发明了盘。这是世界上最早的指针式度盘。中国的指针式刻度盘结构精细复杂,令人惊奇。有些度盘竟由多达40个同心圆组成。在每个不同的同心圆上都标有一套不同的数字以测量各种情况,并可按要求读出数字。这种装置对现代科学来说是极其重要的。 

最早的旱罗盘

最早的旱罗盘是宋朝发明的指南龟,发明的年代不晚于1325年。将一块天然磁石放置在木刻龟的腹内,在木龟腹下方挖一光滑的小孔,对准并放置在直立于木板上的顶端尖滑的竹钉上,这样木龟就被放置在一个固定的、可以自由旋转的支点上了。由于支最点处摩擦力很小,木龟可以自由转动指南。这也是:

最早发现地磁偏角

制造指南鱼时需要淬火。淬火时,要让水“没尾数分”,也就是使鱼尾稍向下倾,这样,鱼体的方向就更接近于地磁场的方向,那么磁化效果就会更高。这说明,古代中国人至迟在公元11世纪以前已经在实践中发现地磁倾角的存在,而且懂得如何加以利用。北宋司天监杨维德于仁宗庆历元年(1041年)撰成的相墓书《茔原总录》中说:“客主的取,宜匡四正以无差。当取丙午针,于其正处,中而格之,取方直之正也。”之所以“取丙午针”,就是由于磁针存在偏角的缘故。这是世界上最早关于地磁偏角的文献记录。北宋沈括在《梦溪笔谈》中也记载了这一重大发现。在西方,发现地磁倾角是公元16世纪的事情。1600年,英国人吉尔伯特所著的《论磁》一书才谈到将铁加热到赤红在地磁场方向冷却磁化的方法。

最早的人造磁铁

  中国人发明了人造磁铁。最早的指南鱼就是用人造磁铁制成的。

  古代民间常用薄铁片剪裁成鱼形,鱼的腹部略下凹,像一只小船,磁化后浮在水面,就能指南北。当时以此做为一种玩具。东晋的崔豹在《古今注》曾提到这种“指南鱼”。

  《武经总要》记载:“用薄铁叶剪裁,长二寸,阔五分,首尾锐如鱼型,置炭火中烧之,侯通赤,以铁钤钤鱼首出火,以尾正对子位,蘸水盆中,没尾数分则止,以密器收之。用时,置水碗于无风处平放,鱼在水面,令浮,其首常向午也。” 

  东北师大物理系教授刘秉正先生在1956年就给于了科学的解释:铁片烧红后,温度高于居里点,铁片中的磁畴便瓦解而成为顺磁体,蘸水淬火后,磁畴又形成,但在地磁场作用下磁畴排列有方向性,故能指南北。因中国长江黄河流域一带地磁有大约50度左右的倾角,如水平放置,则只有水平方向分量起作用,而以一定角度放入水中,则使鱼磁化的有效磁场强度增大,磁化效果更好。

最早的指南针

战国时期用磁石制成的司南是世界上最早的指南针。  据《古矿录》记载,最早的司南出现于战国时期的河北磁山一带。֍ 

最早的人造磁体

司马迁的《史记·封禅书》中记载:西汉时方士栾大发明了一种“斗棋”,在汉武帝面前表演,两枚棋子“自相触击”,不仅会互相靠近而且也会互相排斥“相拒不休”。这一下子可把皇帝逗乐了。汉武帝立刻封赏栾大为“五利将军”。 

《淮南子·万毕术》记载了斗棋的制造方法:“取鸡血与针磨捣之,以和磁石涂其头,曝干之,置局上,即相拒不休。”意思是说,把铁针、天然磁石捣碎,碾成粉末,再用鸡血搅拌成浆状,涂在两枚很轻的棋子外面,晒干它们,然后放在棋盘上,这两枚棋子就会斗起来。 

天然磁石被粉碎之后,每个微粒都是有磁性的,再掺入铁针粉末,使磁性得到加强,用鸡血搅拌涂在棋子表面,放在地面上晾晒,在晾晒过程中,磁石粉末和铁针粉末就在地球磁性的作用下,得到有规则的排序。这样,粉末的磁性得到强化,棋子就成为一块磁体。磁体有两极,同极相斥,异极相吸,利用这个原理,两枚棋子就斗个不停,跟打架似的。 

汉朝的斗棋是世界上最早的人造磁体。奕大是世界上首个人造磁体的发明者。