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网上有关“指南针的知识 ”话题很是火热,小编也是针对指南针的知识寻找了一些与之相关的一些信息进行分析,如果能碰巧解决你现在面临的问题 ,希望能够帮助到您。
指南针又称指北针,主要组成部分是一根装在轴上的磁针,磁针在天然地磁场的作用下可以自由转动并保持在磁子午线的切线方向上,磁针的北极指向地理的北极 ,利用这一性能可以辨别方向 。以下是由我整理关于指南针的知识的内容,希望大家喜欢!
指南针发明历史
战国时期
据《古矿录》记载最早出现于战国时期的磁山一带。指南针的前身是中国古代四大发明之一的司南。
据1982年3月,《光明日报》报道:磁山(在今河北省邯郸市武安)是我国四大发明之一指南针的发源地 。 据《古矿录》记载:《明史地理志》称:?磁州武安县西南有磁山 ,产磁铁石。?[2] 又《明一统治》称:?磁州武安县西南有磁山,产磁铁石。? 又《古矿录》记载:《明一统治》称:磁山,在县西南30里 ,土产矿石,州名取此 。磁山,指南针的故乡。
典籍记载有关指南针的事情和典籍作者 ,全都在古代邯郸为中心的燕赵文化区域内;在可考典籍范围内记载的中国古代指南针,全都是用天然磁石磨制而成;且根据先秦典籍记载,产天然磁石的只有武安磁山(今河北省邯郸市武安)。 在春秋战国时期有可能制造司南的地方 ,只能在以邯郸为中心的燕赵文化区域内,武安极有可能就是指南针的故乡。
观点之一
王振铎的相关观点,指南针的发明至早不逾于宋代,此种观点在其一系列的研究成果都有所体现 。如在《司南、指南针与罗经盘(上)》一文中所述:?自周末至李唐 ,古人所称述之?司南?或称?指南?为一种辨别方向之仪器,其物便于携带及测验,宛如指南针之用矣。王振铎认为在唐朝已经出现了便于携带的类指南针仪器 ,但绝不是指南针。王振铎把此种物件看作是指南针的过渡形式 。王振铎未明确论断指南针发明的具体时问,由于缺乏材料,出于科学严谨性方面考虑 ,所以未轻易论断。他在《司南 、指南针与罗经盘(中)》中说:?(指南)鱼法固早于(指南)针法约半个世纪,然此二者先后相互之关系,仍有待史证之发现而说明也。?正是在此情况下说的 。另外 ,在同一篇论文中又说:?中国古代,藉缝纫之钢针,经人工传磁 ,而成人造磁体之指南针,其史证之发现,至今尚未见有早于十一世纪以前者。?这是以北宋时沈括《梦溪笔谈?杂志一》与《梦溪笔谈补》为根据而加以论断的。这两篇文章中记载了此种人工传磁而成人造磁体的指南针 。另外王振铎在此篇文章中批判了英人维烈亚力(Alexanderwylie)所著《中国研究》中所指的唐朝僧一行已经注意到了磁针所指方向与北极之差的错误理解。最后郑重地提出论断:?按中国磁针偏向之记载,尚未发现史证有早逾《梦溪笔谈》者 ,存中记其?微偏东?,寇宗爽记谓?偏东?,即指磁针之偏角而言。?这便是王振铎由于材料所谓限制而不能对中国磁偏角的发现时间有一个确切的认识 。关于指南针的发明时代 ,王振铎只是给出了一个大致的推测,在《司南、指南针与罗经盘(中)》中,王振铎说:?指南针之发明时代 ,以《萍洲可谈》海舶用磁针及沈括谓方家制磁针,信其创始必早。?指南针的发明应当是一个很漫长的时间中,慢慢地改进的结果 ,而不同时期的形式,也应以不同的形式出现,王先生也只能给出一个时间区间。
观点之二
李约瑟的观点 ,顺序的磁偏角,先向东后偏西,体现在中国堪舆罗盘的设计的同心圆,这些同心圆一直存留至当代。勿容置疑 ,磁罗盘在中国用于堪舆目的很久以后,才被用于航海 。但是航海罗盘确是中国人的发明,它可能发生在十一世纪以前的某个时期或更早的时期。?李约瑟在此段中对指南针 ,磁偏角、罗盘等问题论述的清楚,虽然有些论断过于武断,但是对中国指南针的发明问题 ,做出了一个总结性的论断。
潘吉星先生在王振铎先生与李约瑟先生研究的基础之上加以总结,但可以明显看出他比较同意李先生的观点,对于李约瑟先生所提到的几个材料在《中国古代四大发明源流外传及世界影响》一书作了详细地论述与阐述 。但同时也和李约瑟先生一样 ,在有些问题上过于武断,明显的证据不足,让人难以信服。
如他在书中所述:?但从司南仪到指南针中间经历了几个技术过渡 ,这些过渡发生在魏晋南北朝至唐代。?他这种论断性的结论没有太多的材料支持 。但此结论在大体上是没有错的。潘吉星先生和李约瑟先生一样把崔豹《古今注》中的?蝌蚪,虾蟆,(青蛙)子也,一名悬针 ,一名玄鱼。?作为?从勺到针?的过渡来看 。他说:?将在空中的磁针与方位盘配合,在晋南北朝曾经用过,确能指南 ,从而实现了李约瑟先生说的from the spoon to the needle(从勺到针)的过渡。?潘吉星先生在同一本书中也对水罗盘的出现时问做出了论断。他说:?有证据显示,9世纪唐代堪舆罗盘制造者已经做出了这决定性的一步 。?在同一页中,他再一次强调说:?晋南北朝开始对司南作技术改进 ,而在唐代后期完成从司南向罗盘的转变,北宋人享受这些技术成果并使之发扬,历史的发展脉络应是如此。?进一步对指南针的发展脉络做出了阐述。潘吉星在李约瑟先生研究的基础之上 ,吸收了王振铎先生的部分观点,对指南针的发明时间与过程重新作了一个界定,虽然依然有部分不妥之处 ,但总体来说,是科技史上的一个进步。丽另外一些学者,或是没有新材料而做出惊人的论断,或是材料不足 ,仅凭某一材料片段做出新的论断,但总体来说均未能让众人信服,影响亦不是很大 。?而把指南针起源论断于唐代。姑且不论此论断的正确与否 ,单依此材料根本不能得出此种论断。[5]
观点之三
在成都民间收藏族的藏品中,发现了一件极具学术研究价值的玉(石)器,它是由七块玉(石)板拼接而成 ,正面是图形,反面是古文字,特别是在第4块玉(石)板上的中间 ,有一个圆形图案,其上放置了一个类似半个?地球?的东西 。在这个?地球?的顶部(北极)有一个直径4cm的小洞,其中插有一支玉(石)的指南针 ,在圆形图案上还有?东? 、?南?、?西?、?北?四个古文字。依据现有学科专业知识分析,这四个古文字与我们今天在进行地质填图时所使用的罗盘上的?东? 、?南?、?西?、?北?的方位字一样,除东字外,其余?南? 、?西?、?北?三个字均与甲骨文不同。在三星堆玉(石)器上发现指南针很重要 ,那种认为指南针最早出现在春秋战国时代的观点由此会被彻底推翻,文献中曾提及的黄帝发明指南车一事,但至今只是推测 ,未见考古实物,而三星堆地区玉(石)器上指南针的发现把中国指南针的发现史推到了伏羲时代 。三星堆发现的指南针是玉(石)的,不会转动 ,是象征性的。
现代指南针
现代电子罗盘
现代人制作了各种电子指南针,美国的苹果手机中就有这个软件,电子罗盘也叫数字罗盘 ,是利用地磁场来定北极的一种方法,应用到手机上,其实就是电子指南针 ,电子罗盘一般用磁阻传感器和磁通门加工而成。
虽然GPS在导航、定位、测速 、定向方面有着广泛的应用,但由于其信号常被地形、地物遮挡,导致精度大大降低,甚至不能使用 。尤其在高楼林立城区和植被茂密的林区 ,GPS信号的有效性仅为60%。并且在静止的情况下,GPS也无法给出航向信息。为弥补这一不足,可以采用组合导航定向的方法 。电子罗盘正是为满足用户的此类需求而设计的。它可以对GPS信号进行有效补偿 ,保证导航定向信息100%有效,即使是在GPS信号失锁后也能正常工作,做到?丢星不丢向?。
电子罗盘可以分为平面电子罗盘和三维电子罗盘。平面电子罗盘要求用户在使用时必须保持罗盘的水平 ,否则当罗盘发生倾斜时,也会给出航向的变化而实际上航向并没有变化 。虽然平面电子罗盘对使用时要求很高,但如果能保证罗盘所附载体始终水平的话 ,平面罗盘是一种性价比很好的选择。三维电子罗盘克服了平面电子罗盘在使用中的严格限制,因为三维电子罗盘在其内部加入了倾角传感器,如果罗盘发生倾斜时可以对罗盘进行倾斜补偿 ,这样即使罗盘发生倾斜,航向数据依然准确无误。有时为了克服温度漂移,罗盘也可内置温度补偿,最大限度减少倾斜角和指向角的温度漂移 。
电子罗盘原理
三维电子罗盘由三维磁阻传感器、双轴倾角传感器和MCU构成。三维磁阻传感器用来测量地球磁场 ,倾角传感器是在磁力仪非水平状态时进行补偿;MCU处理磁力仪和倾角传感器的信号以及数据输出和软铁 、硬铁补偿。该磁力仪是采用三个互相垂直的磁阻传感器,每个轴向上的传感器检测在该方向上的地磁场强度 。
磁偏角
指南针是怎么发明出来的?
指南针是用以判别方位的一种简单仪器。指南针的前身是中国古代四大发明之一的司南。主要组成部分是一根装在轴上可以自由转动的磁针 。磁针在地磁场作用下能保持在磁子午线的切线方向上。磁针的北极指向地理的南极,利用这一性能可以辨别方向。常用于航海、大地测量、旅行及军事等方面 。 指南针的发明是我国劳动人民 ,在长期的实践中对物体磁性认识的结果。由于生产劳动,人们接触了磁铁矿,开始了对磁性质的了解。人们首先发现了磁石引铁的性质。后来又发现了磁石的指向性 。经过多方的实验和研究 ,终于发明了可以实用的指南针。 地球是个大磁体,其地磁南极在地理北极附近,地磁北极在地理南极附近。 指南针在地球的磁场中受磁场力的作用 ,所以会一端指南一端指北 。 我国“四大发明”之一的指南针,辗转传入欧洲后在航海大发现中发挥出不可替代的作用。但科学史家清楚,最早解答“指南针为何能够指南”问题的并不是中国人 ,而是英国科学家吉尔伯特。那么,中国发明指南针后对指南针理论作过什么样的探讨?吉尔伯特的理论是否及时传到了中国?明末清初的“西学东渐 ”,又对我国指南针理论的发展有过哪些影响?上海交通大学科学史与科学哲学系教授关增建从2003年起开始着手研究这些基本上还是空白的问题 。 “中国最早的指南针理论,是建立在阴阳五行学说基础上的‘感应说’。”关增建介绍 ,11世纪中叶时我国大科学家沈括还对指南针感到匪夷所思,他的《梦溪笔谈》介绍了指南针的人工磁化方法 、磁偏角的发现和指南针的架设方法,但对指南针为什么会指南却没有一点概念——“磁石之指南……莫可原其理!”随后 ,文人学者们从阴阳五行学说出发,结合当时人们对大地形状的认识,提出各种指南针理论。例如 ,最晚成书于宋代的《管氏地理指蒙》,首先提出如下逻辑: “磁针是铁打磨成的,铁属金 ,按五行生克说,金生水,而北方属水 ,因此北方之水是金之子 。铁产生于磁石,磁石是受阳气的孕育而产生的,阳气属火,位于南方 ,因此南方相当于磁针之母。这样,磁针既要眷顾母亲,又要留恋子女 ,自然就要指向南北方向。 ” 关增建表示,从近代物理学的观点来看,“蒙氏理论”完全异想天开 ,但从事物的属性出发解释其行为,在东西方科学史上都是常用的做法 。我国古代阴阳学说昌盛,用阴阳学说阐释指南针指南及“常微偏东”的原理 ,是再自然不过的事情。特别是,该理论认为磁石不同端面有不同属性,它们决定磁针的指向 ,这种说法很容易启发人们发现磁石的两极,并进一步联想到磁极与磁针指向之间的关系,从而为正确认识这一问题找到可能的途径。 南宋人的指南针原理,仍认为“指南针之所指 ,即阳气之所在 ”,只是围绕磁偏角现象,立论依据更多转向地理方位的坐标系统——中国古人认为地是平的、大小有限 ,这样地表面必然有个中心,过该中心的那条子午线就是唯一的南北方向。南宋人曾三异等认为,一旦测量地点不在这条南北线上 ,指南针所指向自然“少偏” 。到明代,有人假托南唐人著作指出,指南正针由大地方位系统决定 ,而偏角则由天体方位划分系统所决定。关增建认为,这种说法“体现了传统指南针理论在阴阳感应学说和磁偏角的存在这一矛盾面前所表现出来的窘迫”。 明万历年间(公元1573~1620年),传教士来华 ,带来西方的指南针理论、地球学说以及相关科技知识 。受其影响,中国学者开始从新的视角探讨指南针理论问题,在此过程中,阴阳五行的作用不断淡化 ,力学角度的分析不断增加,但吉尔伯特1600年提出的科学理论连西方学界都没统一,更谈不上入主东土。传教士中 ,1658年抵华的比利时耶稣会士南怀仁的指南针理论最系统,但他认为决定磁针指向的是地球的地理南北两极本身,理论仍然局限在古代科学的范围 ,而不像吉尔伯特认识到地球本身存在一个磁体。南怀仁理论在中国影响深远,直到19世纪中叶,我国仍有学者用它解释指南针问题 。而此时 ,清末来华的传教士已开始着手把西方近代磁学知识介绍给中国了
指南针是磁铁做成的。磁铁又叫“吸铁石”,在古代称作“慈石 ”。因为它像一个慈祥的母亲吸引自己的孩子一样,一碰到铁就把它吸住 。后来 ,人们称它为“磁石”或“磁铁”。
两千多年前,我们的祖先就发现了磁铁,并且知道它能吸铁。说到磁铁的吸铁功能,还有这么一个有趣的传说:秦始皇统一中国之后 ,建造了一个富丽堂皇的阿房宫 。阿房宫中有一个磁石门,完全用磁铁造成。如果有谁带着铁器想去行刺,只要经过那里 ,磁石门就会把这个人吸住。
另外,古书上还记载过另一个故事:汉武帝时期,有个聪明人献给汉武帝一种斗棋 ,这种棋子一放在棋盘上,就会互相碰击,自动斗起来。汉武帝看了非常惊奇 。其实 ,这种棋子并不奇怪,它们都是用磁石做的,所以有磁性 ,能互相吸引碰击,只不过汉武帝不懂这个道理而已。
知道了磁铁的特点后,战国时代的祖先发明了一种叫做“司南 ”的磁铁指南仪器。“司”的意思是掌管,司南也就是专门掌管指示南方的仪器 。
根据后人考证 ,司南的样子像一把汤匙,有一根长柄和光滑的圆底,把它放在一个特别光滑的“地盘”上 ,来指示方向位置。
这个“汤匙 ”是用磁铁制成的,它的磁性南极那头被雕琢成长柄以指示方向,它的圆底是重心所在 ,磨得特别光滑,放在地盘上,只要把柄轻轻一转 ,静止下来后长柄所指的方向便是南方。
由于它在使用时必须配有地盘,所以也有人把它叫做“罗盘针” 。司南可以说是世界上最早出现的指南针。但由于司南由天然的磁石磨制成,而在强烈的震动和高温的情况下 ,磁石容易失去磁性。再说“司南”在使用时还必须有平滑的地盘,这就显得很不方便 。
北宋后期(公元11世纪),人们发现钢铁在磁石上磨过之后也会带上磁性,而且比较稳固 ,于是就出现了人造磁铁。
人造磁铁的发现,促成了“指南鱼 ”的出现,把测方向的仪器水平又向前推了一大步。指南鱼用一块薄薄的磁化钢片制成 ,形状像一条鱼,它的鱼头是磁南极,鱼尾是磁北极 ,鱼的肚皮部分凹下去一些,使它像小船一样,可以浮在水面上 。让浮在水面上的指南鱼自由转动 ,等到静止时,鱼头总是指着南方。指南鱼比起司南来,在携带和使用方面都方便多了。
钢片指南鱼发明不久 ,人们把钢针放在磁铁上磨,使钢针变成了磁针。这种经过人工传磁的钢针,就成了现在的指南针 。
北宋著名科学家沈括在他的著作《梦溪笔谈》中记述了当时指南针的4种装置方式:第一种“水浮法”,将磁针横贯灯芯草 ,让它浮在水面上:其二为“指甲旋定法”,把磁针放在手指甲面上,使它轻轻转动 ,由于手指甲很光滑,磁针就和司南一样,旋转自如 ,静止后指南;第三是“碗唇旋定法 ”,把磁针放在光滑的碗口边上;最后为“缕悬法”,在磁针中部涂一些蜡 ,粘上一根细丝线,把细丝线挂在没有风的地方。这4种方法可以说是世界上指南针使用方法的最早记载。
指南针的出现为航海提供了一件重要的必备工具,弥补了原有测量方向技术的缺陷 ,使人们在大海上航行时不再迷失航向 、偏离航线,避免了大量的海难事故,开创了一个人类航海活动的新纪元 。中国明朝是航海交通事业的繁盛时期,明初郑和七次下西洋的航海壮举 ,皆得益于指南针之助。指南针传入欧洲后,促成了欧洲近代大航海时代的到来,谱写了世界历史的辉煌新篇。
因此 ,英国著名的科技史专家李约瑟博士认真地评价指南针的发明 。他说,指南针在航海中的应用,是“航海技艺方面的巨大改革” ,它把“原始航海时代推进到终点”,“预示了计量航海时代的来临 ”。所以指南针,就是人类在茫茫大海上航行最明亮的眼睛。
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