中國早期的指南針也被稱為什麼?
羅盤
由於磁性指向工具常常被置於一個標有方位的地盤之上,因此早期指南針也被稱為“羅盤”。
今天的社會生活也許不會讓人感到指南針的必要性。但正是在指南針的指引下,歐洲新興的資產階級在海外開闢了一個又一個貿易市場,使近代世界聯成一體。正是在指南針的指引下,哥倫布發現了美洲大陸,大大開闊了歐洲人的視野。航行需要辨向,但在茫茫的大海上、在一望無際的大沙漠中、在人跡罕至的深山老林裏,人們只能憑太陽和北極星辨向。若是烏雲遮住了星空和太陽,人們就會手足無措。古代中國人發明的指南針解決了這一問題,尤其為海上遠航創造了條件。
遠古時期中國有所謂“指南車”,它通過齒輪傳動使運動車子上某物保持固定指向。指南車純粹是一種機械裝置,與指南針沒有什麼關係(除了均為指向工具外)。指南針的基本原理是磁針的指極性。中國人早在公元前3世紀的戰國時期就已認識到這一點。《韓非子·有度》中提到“先王立司南以端朝夕”,表明那時已經有了磁性指向工具,而且被稱為“司南”。公元1世紀初東漢王充在《論衡》中有關於司南的詳細記載:“司南之杓,投之於地,其柢指南。”表明司南的形狀象一把湯匙,有一根長柄和光滑的圓底。司南由磁石製成,靜止時長柄所指方向為南方。司南可能是最早期的指南針。由於磁性指向工具常常被置於一個標有方位的地盤之上,因此早期指南針也被稱為“羅盤”。
天然磁石在強烈震動和高温時容易失去磁性,而司南與地盤接觸的摩擦力又太大,所以指向效果並不很好。在司南之後,人們又進一步探索性能更穩定、攜帶更方便的磁性指向工具。公元1044年左右,北宋曾公亮和丁度在他們的軍事著作《武經總要》中提到了指南魚。這是一種用人造磁鋼片做成的魚形指向標。磁魚是這樣製造的:先用高温使鐵片內部磁疇激活,置於地磁場中排序,再迅速冷卻使磁疇的有序排列固定。這種方法很符合物理學規律,但所得磁性較弱。指南魚浮在水上,可以自由轉動。
指南針的製造技術在沈括(1031-1095)的《夢溪筆談》中最早得到系統闡述。沈括指出,在磁石上磨過的小鐵針具有較穩固的磁性,因此應採用這種人造磁針代替了天然磁石製造指向工具。沈括討論了磁針裝置的四種方法,即“水浮”、置“指爪”、置“碗脣”、“縷懸”。他認為,“水浮”法雖應用較廣,但“水浮多蕩搖”是一重大缺陷。置“指爪”和“碗脣”方法是指將磁針放在指甲或碗邊,這樣做雖然摩擦力很小,但太不穩定。只有“縷懸”法是比較好的。它是用細線將磁針懸吊,在無風的地方指向效果很好。南宋時期的陳元靚在其《事林廣記》中介紹了他製造的指南龜:木刻的指南龜內部裝上磁石,底部用一根極尖的竹針支撐,使其可以自由轉動。這種指南龜日後發展成旱羅盤。
沈括在製造指南針的過程中還發現了“磁偏角”。他在書中寫道:磁針“常微偏東,不全南也”。這是磁學史上一個極其重要的發現,歐洲人直到400年後才有關於這一現象的記載。
指南針發明之後即開始在宋代的航海業中發揮作用。成書於1119年的《萍洲可談》中記錄了中國海船上使用指南針的情況:海員起初還只是在陰雨天使用,但到了宋代末期以及元代,不論晝夜陰晴都使用指南針導航,實現了全天候航行。
宋元時期,中國的對外貿易和海上交通十分發達。廣州、泉州、寧波、杭州都是對外港口。中國的船隻遠達大西洋沿岸,指南針正是這些遠航水手傳給阿拉伯和波斯的。通過他們,中國發明的航海羅盤為歐洲人所熟悉。13世紀初,歐洲開始有在航海中使用指南針的記載。
指南針的發明使中國的航海事業在中世紀達到了世界最高水平。早在公元842年,李鄰德就曾駕駛木帆船從寧波啟程沿海岸北上,經山東、遼寧和朝鮮到達日本。次年,李處人開闢了由日本嘉值島直達浙江温州的新航線。1281年,鄭震率商船從泉州出發,經3個月到達斯里蘭卡。以後多次在印度洋上航行。明代鄭和(1371-1435)於15世紀初七下西洋(指南洋羣島和印度洋一帶),所率艦隊大小船隻達200多艘,人員達兩萬多,其規模之大遠勝半個世紀之後的哥倫布和達·伽馬。哥倫布的隊伍橫渡大西洋時只有88人,分乘3只長19米的小船。達·伽馬也只有一百多人,4只船,而鄭和的船隊中長度超過100米的大船就有50多艘,足見當時造船技術之高明。當時使用的航海技術、航海儀器也是世界上最先進的。鄭和所用的航海儀器包括羅盤、測深器和牽星板。牽星板是為計算船舶夜間所在的地理緯度而觀測星辰(主要是北極星)地平高度的儀器。運用這些儀器,鄭和詳細繪製了航海地圖,其中記載了沿岸地形、停泊位置以及航向、航程、牽星記錄和水深等數據,是世界航海史上的傑作。
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