再做一个浮式指南针:拿一根磁化了的钢针,横向穿过一块小软木塞,放在一个盛水的陶瓷碗内,就是一个浮式指南针.我们还可以做一个更简单的方向辨别:用手表确定方向的方法很简单,将你所处的时间除以2,再在表盘上找出商数的相应位置,然后将这个数字对准太阳,表盘上“12”点所指的方向就是北方.如上午10点、除以2,商为5.将表盘上的“5”对准太阳,“12”的方向即为北方.但要记住,如果在下午则应该按24小时计时法计算,如下午4点,就要按16点计算.北方一旦确定,其它方向就一目了然了,用这种方法不亚于指南针的准确度.。
原文
方家以磁石磨针锋,则能指南;然常微偏东,不全南也。水浮多荡摇,指爪及碗唇上皆可为之,运转尤速,但坚滑易坠,不若缕悬为最善。其法:取新纩中独茧缕,以芥子许腊缀于针腰,无风处悬之,则针常指南。其中有磨而指北者。予家指南、北者皆有之。磁石之指南,犹柏之指西,莫可原其理。
译文
行家用磁石磨成针(的形状针头锋利),于是可以指向南方,然而常常略微偏东,不全在正南方,(放在)水上常震动摇摆.(在)手中或碗边都有可能这样,运转的速度很快,但在坚硬光滑(的表面)容易滑落掉下,不过(在这几种方法中)以悬挂为最好的.这个方法是取新产的丝绵中独好的茧丝一缕,用芥菜的种子蘸蜡(抹在上面),系在针的中间(位置),在没有风的地方悬挂,则针常常指向南方. 其中有的针则指向北方. 余家(的方法)指南,指北的都有,无法探究它的原理。
注释
方家:行家 碗唇:碗边 缕悬:用丝线悬挂 纩(kuang):丝绵 独茧缕:单根的蚕丝 缀:连接,这里指粘 原:推究
古文司南
王充《论衡·是应篇》中说的“司南之杓,投之于地,其柢指南”
司南和指南针
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。
磁石通常称为“吸铁石”,它把许多铁屑紧紧吸在一起,就象一个慈祥的母亲吸引自己的孩子,所以人们称它为“慈石”。磁石吸铁是因为每块磁石两头都有不同的磁极,一头叫正极,另一头叫负极。人类居住的地球也是一块天然大磁铁,地球的南北两头也有不同的磁极,地球的北极是负磁极,地球南极为正磁极。根据同性磁极相排斥,异性磁极相吸引的原理,拿一根可以自由转动的磁针,无论站在地球的什么地方,它的正极总是指北,负极总是指南。
战国时期,人们利用磁石指示南北的特性制成了指南工具——司南。但是,战国时期的司南是什么样子无法考证。《中国历史》课本插图——“司南”,是根据中国历史博物馆展品“汉代司南模型”绘制的。这个模型是后人根据史书记载以及地下出土的汉代地盘实物制成的。地盘是青铜做成的,内圆外方,中心圆面磨得非常光滑,以保证勺体指示方向的准确性。中心圆外围依次布列八卦、天干、地支和二十八宿,共计二十四个方位。地盘中心的小勺是用整块的天然磁铁磨成的,磁铁的正极磨成司南的长柄,勺头底部是半球面,非常光滑。使用时先把地盘放平,再把司南放在地盘中间,用手拨动勺柄,使它转动,等到司南停下来,勺柄所指方向就是南方。这种勺形司南直到八世纪时仍在应用。
到了宋代,劳动人民掌握了制造人工磁体的技术,又制造了指南鱼。指南鱼是把薄钢片剪成鱼形,长二寸,宽五分,鱼的肚皮部分凹下去,使鱼象船一样能浮在水面上。然后把鱼和天然磁铁放在一起,由于磁体的吸力,钢片受磁感应也具有磁性。这种人工传磁方法制成的指南鱼比使用司南方便多了,只要有一碗水,把指南鱼放在水面上就能辨别方向了。经过长期的改进,人们又把钢针在天然磁体上磨擦,钢针也有了磁性。这种经过人工传磁的钢针可以说是正式的指南针了。沈括在他的《梦溪笔谈》中提到他对指南针的用法做过四种试验,即水浮法、缕悬法、指甲法和碗唇法。“水浮法”是把指南针放在有水的碗里,使它浮在水面上,指示方向。“缕悬法”就是在磁针中部涂上一些蜡,上面粘一根丝线,把丝线悬在木架上,针下安放一个标有方位的圆盘,静止时钢针就指示南北。“指甲法”就是把钢针放在手指甲面上,轻轻转动,由于手指甲的光滑,磁针就和司南一样也能发生指南作用。“碗唇法”是把磁针放在光滑的碗边上,转动磁什,便和指甲法一样发生指南作用。沈括经过精密的观察实验,还发现磁针指示的方向并不是正南正北,而是微偏西北和东南,这种发现在科学上叫磁偏角。
我国不但是世界上最早发明指南针的国家,而且也是最早把指南针用于航海的国家。十一世纪末,指南针开始用于航海,北宋时候的朱彧在《萍洲可谈》里讲到当时海船上的人辨认地理方向,晚上看星辰,白天看太阳,阴天落雨就看指南针。北宋时期出使朝鲜的徐竞在《宣和奉使高丽图经》中也说:船队航海,夜晚“视星斗前迈,若晦冥,则用指南浮针”。可见那时从事航海的人们已经普遍地掌握了指南科学知识。随着指南针在航海上的广泛应用,指南针本身装置也得到了改进。南宋时开始把磁针与分方位的装置组装成一个整体,这就是罗盘。到了元朝,又有人造出立针式的指南龟和指南鱼。课本上的指南针插图,是现代所用指南针的示意图。
指南针的发明和应用,不仅使人们克服了远航时不易辨别方向的困难,而且也推动了世界航海事业的发展和文化交流。南宋时一些阿拉伯商人和波斯商人经常搭乘我国的渔船往来贸易,他们学会了指南针的制造方法,同时又把这个方法传到了欧洲。到了十二世纪末、十三世纪初,阿拉伯和欧洲一些国家才开始用指南针来航海,比起我国已经迟了一百多年。
方家以磁石磨针锋,则能指南,然常微偏东,不全南也。水浮多荡摇。指爪及碗唇上皆可为
之,运转尤速,但坚滑易坠,不若缕悬为最善。其法取新纩中独茧缕,以芥子许蜡,缀于针
腰,无风处悬之,则针常指南。其中有磨而指北者。余家指南、北者皆有之。磁石之指南,
犹柏之指西,莫可原其理。
方家用磁石磨成针(的形状针头锋利),于是可以指向南方,然而常常略微偏东,不全在正南方,(放在)水上常震动摇摆.(在)手中或碗边都有可能这样,运转的速度很快,但在坚硬光滑(的表面)容易滑落掉下,不过(在这几种方法中)以悬挂为最好的.这个方法是取新产的丝绵中独好的茧丝一缕,用芥菜的种子蘸蜡(抹在上面),系在针的中间(位置),在没有风的地方悬挂,则针常常指向南方. 其中有的针则指向北方. 余家(的方法)指南,指北的都有.