指南针的原理和用法,指南针的正确用法

时间:2016-06-12 16:13   浏览:

指南针的起源
谈到指南针的起源就得上推至战国时代,当时有一种称为「司南」的指南器具,那就是指南针的雏形。

在战国时代,采玉的工人四处去采玉时,往往需要带著「司南」以帮忙指引方向。至於「司南」究竟形状、使用方法为何,依据东汉王充在《论衡》一书中的叙述,它应该是以一块天然的磁石仔细雕琢成勺子的形状,南极位在勺子的长柄,在雕琢过程中还需使勺子的重心位在底部中心,再加上由「四维」(即乾、坤、巽、艮)、「八干」(即今之天干)、「十二支」(即今之地支)组成二十四向而雕刻其上的底盘。

其使用方法,则是先把底盘放正,再把「司南」放上让其旋转,一旦「司南」停止,长柄所指之处就是南方。 


【指南针指示方向的原理】
  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。

怎样正确使用指南针?怎样使用?


  指南针务必水平地拿着,而且要远离以下列举的各种物品,才可避免磁针发生错乱:指南针应离铁丝网10米,高压线55米,汽车和飞机20米,以及含有磁铁如磁性容器等10米。
利用指南针探知现在所在位置的步骤:
1、使实际地形和地图方向一致。
2、在地图上找出二个可看出的目标物。
3、将指南针的进行线(或长边)朝向其中的一个目标物
4、找到圆圈配合箭号和指针(北)相吻合。
5、不改变圆圈的方向将其放在地图的北方位置。
6、指南针的长边之尖端吻合地图上的目标物。
7、当圆圈的箭号和磁北线延线画一条直线。
8、针对另一目标依照同样的方法进行。两条线的交错处即是现在所在位置。
用指南针探知前进的方向
1、使连结现在位置和目的地的直线吻合指南针的进行线(长边)。
2、圆圈的箭号和磁北线平行(箭号在地图的上边部分)。
3、将指南针从地图上拿开,拿在身体前面。
4、扭转身体直到箭头和指针重叠。
5、再重叠进行线的方向此即等于地图的目标方向。



相关内容
图文阅读

 
本栏热门 相关内容

学习网版权所有