中國憑它遠達非洲，歐洲靠它遠行亞非拉

點亮心靈之燈，開啟智慧之窗；

參悟成敗之鑒，塑造滿意人生。

指南針的發明及傳播

指南針是一種指示方向的工具。現常見的指南針，是一個圓形的小羅盤，羅盤中裝有一根小針，小針中間粗，兩頭尖，不管羅盤怎樣轉動，小針總是一頭指向南方，另一頭指向北方。因為指南針和羅盤結合在一起，通常叫它羅盤針。

指南針是用磁鐵做成的，磁鐵古代稱之為「慈石」。每塊磁鐵兩頭都有不同的磁極。一頭叫S極，另一頭叫N極。而地球南北兩頭也有不同的磁極，靠近地球北極的是S極，靠近地球南極的是N極。

根據磁鐵同性磁極互相排斥，異性磁極互相吸引的原理，用一根可自由轉動的磁針，它的N極總是指向北方，S極總是指向南方。指南針就是依照這一原理製造出來的。

中國是最早發現磁鐵和它的特性的國家。我國古書《管子》上有這樣的記載：「上有慈石者，下有銅金」。這說明最遲在公元前3世紀我國就加退內磁石來找鐵礦了。

古代曾有這樣的傳說，秦始皇在陝西咸陽建造了華麗的阿房宮，阿房宮中有一個用磁鐵造的磁石門，如果有人想帶著鐵器進宮行刺，只要經過磁石門，這個人就會被吸住，自然就會被擒住了。

戰國時期，我國人民利用磁鐵造成了一種指示方向的工具，叫「司南」，「司南」就是指南的意思。《韓非子·有度篇》中載有「先王立司南以端朝夕」的話，「端朝夕」就是正四方的意思。

司南是怎樣製成的，古書少缺少詳細的記載。據專家研究，司南大概是把整塊的天然磁鐵，琢磨成勺子的形狀，並把它的S極琢磨成長柄，使重心落在圓而光滑的底部正中。

司南做好後，再做一個光滑的底盤，使用時，先把底盤放平，把司南放在它的中間，用手撥動司南，待司南停轉時，它的長柄就指向南方。

司南的底盤是用青銅做的，也有的是用木盤塗漆，底盤內圓外方，四周刻有表示方位的格線和文字。

底盤要求光滑，這樣摩擦的阻力比較小，司南轉動靈活，這樣指南的效果就好。再則底盤必須放平，否則也會影響指南的效果。其至會使司南從底盤上滑下來。

但是，用天然磁石琢磨司南時，容易因打擊、受熱而失磁，司南的磁性較弱，它與底盤接觸的面積大，摩擦阻力也大，難以達到預期的指南效果，使司南在相當長的時間內未能得到廣泛應用。

經過長期實踐，到宋代時，人們在人工磁化方法和使用磁針的方法方面，有進進一步的探索，導致了指南針的發明和廣泛應用。

大約在北宋初年，我國又創製了一種新的指南工具—指南魚。當時有一部有名的軍事著作，名為《武經總要》，記載說：行軍時，若遇陰天黑夜，無法辨明方向，就讓老馬在前帶路，或用指南車或指南魚辨別方向。

若遇天景曀霾，夜色暝黑，又不能辨方向，

則當縱老馬前行，令識道路，

或出指南車及指南魚，以辨方向。

指南車法，世不傳。

魚法：用薄鐵葉，剪裁長二寸，闊五分，首尾銳如魚形；

置炭火中燒之，候通赤，以鐵鈐鈐魚首，出火；

以尾正對子位，蘸水盆中，沒魚數分則止，以密器收之。

用時置水碗於無風處，平放魚在水面，令俘。

其首常南向午也。

從現代的知識看，上述是一種用地磁場的作用使鐵片磁化的方法。先把鐵片燒紅，令「尾正對子位」，使鐵魚內部處於較活動狀態的磁疇順著地球磁場方向排列，這樣就可使鐵魚磁化。

再蘸入水中，則使磁疇的規則排列較快固定下來，魚尾略向下傾斜，可起到增大磁化強度的作用。這種人工磁化方法的發明，在磁學和地磁學發展史上有一定的意義。

另—種人工磁化的方法，見於沈括的《夢溪筆談》：

「方家以磁石面磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也。水浮多盪搖。指爪及碗唇上皆可為之，運轉尤速，但堅滑易墜，不若鏤懸為最善。

其法取新纊中獨繭縷，以芥子許蠟，綴於針腰，無風處懸之，則針常指南」。

從現代觀點看，上述是一種利用天然磁石的磁場作用，將鋼針在磁石上摩擦，使鋼針內部磁疇按規則排列，從而使鋼針產生磁性的方法。

從沈括的記載中，可看出指南針的四種用法。

一是水浮法：把指南針放在盛水的碗里，使它浮在水面，以指示方向。水浮法在宋元時應用較多，沈括指出「水浮多盪搖」，這是該法的缺點，至於怎樣使浮針浮在水面上，沈括沒有交待。

北宋晚期，寇宗奭在《本草衍義》中提到，在指南針上穿幾根燈革，就可以使它浮在水面上，沈括所說水浮法，也可能是這樣的。

二是指甲旋定法，把磁針放在手指甲上，使它轉動，因指甲較光滑，磁針旋轉自如，停下來後就會指南。該法應用起來很方便，隨時隨地可使用，但其缺點是磁針容易滑落。

三是碗唇旋定法：把磁針放在光滑的碗口邊上，使用時撥轉磁針，然後定力向。其法的優點是：「運轉尤速」，缺點是「堅滑易墜」。

四足縷懸法：在磁針中部塗一些蠟，粘上一根戲絲線，把細絲線掛在沒風的地方，則針常指南。這是一種較好的裝置方法，沒有上述三種方法的缺點，沈括比較推祟這第四種方法。現在磁變儀、磁力儀的基本結構原理，就是採用的縷懸法。

在沈括的記載中，還有一個重要的發現，即磁針雖然朝著同一方向，但不是正南，而略微有些偏東。這一現象，在科學上叫作「磁偏角」，這是因為地球上的磁極和南極、北極稍有偏差的緣故。

所以，磁針的南北線和地球的子午線並不是一致的，磁偏角的數值，在全球各地是不相同的。而在西方，1492年哥侖布橫渡大西洋的時候，才發現磁偏角，比沈括的記載遲了四百多年。

南宋陳元靚著有《事林廣記》一書，上面記載當時流行的木製指南魚和指南龜裝置新法。這種木製指南魚的製作方法是：用一塊木頭刻成魚的樣子，如手指那樣大，從魚嘴往裡挖個洞，裡面放一塊磁鐵，S極要朝外，再用蠟封好口，另用一根針從魚口裡插進去，指南魚就做好了，把它放到水面上，魚嘴裡的針則指向南方。

指南龜是用木頭刻成的，將一塊天然磁石安裝在指南龜腹內，在木龜腹下挖一小孔，把它裝在光滑的竹釘上面，因支點處摩擦力很小，龜可靈活轉動龜尾部的那根針，便會自動指南。

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