指 南 針
指南針是中國史上的偉大發明之壹,也是中國對世界文明發展的壹項重大頁獻。指南針是利用磁鐵在地球磁場中的南北指極性而制成的壹種指向儀器。上圖是司南模型。
磁石的這種特性,被古人利用來制成指南工具。最早出現的指南工叫司南,戰國時已普遍使用。它是利用天然磁石琢磨而成,樣子像壹只勺,重心位於底部正中,底盤光滑,四周刻二十四向,使用時把長勺放在底盤上,用手 輕撥,使它轉動,停下後長柄就指向南方。東漢王充(論衡．是應篇)記載了它的形狀和用法。(鬼谷子．謀篇)裏還談到鄭國人到遠處去采玉,就帶了司南,以免迷失方向。另外,指南車的發明亦進壹步把這種儀器提升至更高的境界。下圖分別為指南魚想像圖及戀掛型指車針復原模型。
但是,用天然磁石琢磨而成的司南,成品較低,磁性較弱。到了宋代,人們發明了人工磁化方法,制造了指南魚和指南針,而指南針更為簡便,更具實用價值。它是以天然磁石摩擦鋼針制成,在地磁作用下保持指南性能;以後把它裝置在方位盤上,就稱為羅盤。這是指南針發展史上的壹大飛躍。下圖是清代所使用航海羅盤。
沈括對指南針放置方法也作過詳細研究,總結出四種不同的方法,並作了比較:
壹,水浮法。把指南針浮在水面以指示方向,至於具體方法,沈括沒有說明。到北宋晚期,藥物學家寇宗的(本草衍義．磁石條)才有介紹,原來是在指南針上穿上燈心草,就可以把針浮起。水浮法的缺點是磁針會隨水搖擺不定。
二,指甲旋定法。把磁針放在指甲上,可以靈活運轉,但缺點是容易滑落。
三,碗唇旋定法。把磁針放在碗口邊緣上,也可以旋轉自如,但同樣易掉落。
四,懸絲法。取壹根新棉絲,用壹點蠟粘在磁針中央,懸掛在沒有風的地方磁針即可指示方向。
比較之下,沈括認為這個方法最為理想。下圖為沈括指南針的四種試驗復原設計。
指南針在公元十壹世紀時已是常用的定向儀器。指南針的最大頁獻,是大大地促進了航海事業的發展。據考證,公元十壹世紀末,指南針就開始用於航海了。大約在十二世紀末到十三世紀初,指南針由海路傳入阿拉伯,然後由阿拉伯傳入歐洲。
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