指南针也叫罗盘针,是我国古代发明的利用磁石指极性制成的指南仪器。因此,介绍司南必须从磁石说起。
司南
早在战国时我们祖先就了解并利用磁石的指极性制成最早的指南针--司南。战国时的《韩非子》中提到用磁石制成的司南。司南就是指南的意思,东汉思想家王充在其所著《论衡》中也有关于司南的记载。司南由一把"勺子"和一个"地盘"两部分组成。司南勺由整块磁石制成。它的磁南极那一头琢成长柄,圆圆的底部是它的重心,琢得非常光滑。地盘是个铜质的方盘,中央有个光滑的圆槽,四周刻着格线和表示24个方位的文字。由于司南的底部和地盘的圆槽都很光滑,司南放进了地盘就能灵活地转动,在它静止下来的时候,磁石的指极性使长柄总是指向南方。这种仪器就是指南针的前身,由于当初使用司南必须配上地盘,所以后来指南针也叫罗盘针。
在制作中,天然磁石因打击受热容易失磁,磁性较弱,司南不能广泛流传。到宋朝时,有人发现了人造磁铁。钢铁在磁石上磨过,就带有磁性,这种磁性比较稳固不容易丢失。后来在长期实践中出现了指南鱼。
元代陈元靓设计的指南鱼
从指南鱼再加以改进,把带磁的薄片改成带磁的钢针,就创造了比指南鱼更进一步的新的指南仪器。把一支缝纫用的小钢针,在天然磁石上磨过,使它带有磁性,人造磁体的指南针就这样产生了。
指南针发明后很快就应用于航海。世界上最早记载指南针应用于航海导航的文献是北宋宣和年间(公元1119-1125年)朱所著《萍洲可谈》(成书略晚于《梦溪笔谈》),朱之父朱服于1094-1102年任广州高级官员,他追随其父在广州住过很长时间。该书记录了他在广州时的见闻。当时的广州是我国和海外通商的大港口,有管理海船的市舶司,有供海外商人居留的蕃坊,航海事业相当发达。《萍洲可谈》记载着广州蕃坊、市舶等许多情况,记载了中国海船上航海很有经验的水手。他们善于辨别海上方向:"舟师识地理,夜则观星,昼则观日,阴晦则观指南针。"识地理",是表明当时舟师已能掌握在海上确定海船位置的方法。说明我国人民在航海中已经知道使用指南针了。这是全世界航海史上使用指南针的最早记载,我国人民首创的这种仪器导航方法,是航海技术的重大革新。指南针应用于航海并不排斥天文导航,二者可配合使用,这更能促进航海天文知识的进步。
航海罗盘
中国使用指南针导航不久,就被阿拉伯海船采取,并经阿拉伯人把这一伟大发明传到欧洲。恩格斯在《自然辩证法》中指出,"磁针从阿拉伯人传至欧洲人手中在1180年左右"。1180年是我国南宋孝宗淳熙七年。中国人首先将指南针应用于航海比欧洲人至少早80年。
北宋著名科学家沈括(《梦溪笔谈》著者),在制作和应用指南针的科学实践中发现了磁偏角的存在。他精辟地指出,这是因为地球上的磁极不正好在南北两极的缘故。指南针及磁偏角理论在远洋航行中发挥了巨大的作用,使人们获得了全天候航行的能力,人类第一次得到了在茫茫大海中航行的自由。从此开辟了许多新的航线,缩短了航程,加速了航运的发展,促进了各国人民之间的文化交流与贸易往来。指南针对航海事业的重要意义怎么说也不为过。李约瑟说: "你们的祖先在航海方面远比我们的祖先来得先进。中国远在欧洲之前懂得用前后帆的系统御风而行,或许就是这个原因,在中国航海史上从未用过多桨奴隶船。"
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