指南針的發展歷史

① 指南針的發展歷程

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② 中國的指南針歷史

指南針的始祖——司南 指南針的始祖大約出現在戰國時期。它是用天然磁石製成的。樣子象一把湯勺，圓底，可以放在平滑的「地盤」上並保持平衡，且可以自由旋轉。當它靜止的時候，勺柄就會指向南方。古人稱它為「司南」，當時的著作《韓非子》中就有：「先王立司南以端朝夕。」「端朝夕」就是正四方、定方位的意思。《鬼穀子》中記載了司南的應用，鄭國人采玉時就帶了司南以確保不迷失方向。 春秋時代，人們已經能夠將硬度5度至7度的軟玉和硬玉琢磨成各種形狀的器具，因此也能將硬度只有5.5度至6.5度的天然磁石製成司南。東漢時的王充在他的著作《論衡》中對司南的形狀和用法做了明確的記錄。司南是用整塊天然磁石經過琢磨製成勺型，勺柄指南極，並使整個勺的重心恰好落到勺底的正中，勺置於光滑的地盤之中，地盤外方內圓，四周刻有干支四維，合成二十四向。這樣的設計是古人認真觀察了許多自然界有關磁的現象，積累了大量的知識和經驗，經過長期的研究才完成的。司南的出現是人們對磁體指極性認識的實際應用。 但司南也有許多缺陷，天然磁體不易找到，在加工時容易因打擊、受熱而失磁。所以司南的磁性比較弱，而且它與地盤接觸處要非常光滑，否則會因轉動摩擦阻力過大，而難於旋轉，無法達到預期的指南效果。而且司南有一定的體積和重量，攜帶很不方便，這可能是司南長期未得到廣泛應用的主要原因。 司南由青銅盤和天然磁體製成的磁勺組成，青銅盤上刻有二十四向，置磁勺於盤中心圓面上，靜止時，勺尾指向為南。 我國「四大發明」之一的指南針，輾轉傳入歐洲後在航海大發現中發揮出不可替代的作用。但科學史家清楚，最早解答「指南針為何能夠指南」問題的並不是中國人，而是英國科學家吉爾伯特。那麼，中國發明指南針後對指南針理論作過什麼樣的探討？吉爾伯特的理論是否及時傳到了中國？明末清初的「西學東漸」，又對我國指南針理論的發展有過哪些影響？上海交通大學科學史與科學哲學系教授關增建從2003年起開始著手研究這些基本上還是空白的問題。 古代民間常用薄鐵葉剪裁成魚形，魚的腹部略下凹，像一隻小船，磁化後浮在水面，就能指南北。當時以此做為一種游戲。東晉的崔豹在《古今注》中曾提到這種「指南魚」。 北宋時，曾公亮在《武經總要》載有製作和使用指南魚的的方法：「用薄鐵葉剪裁，長二寸，闊五分，首尾銳如魚型，置炭火中燒之，侯通赤，以鐵鈐鈐魚首出火，以尾正對子位，蘸水盆中，沒尾數分則止，以密器收之。用時，置水碗於無風處平放，魚在水面，令浮，其首常向午也。」這是一種人工磁化的方法，它利用地球磁場使鐵片磁化。即把燒紅的鐵片放置在子午線的方向上。燒紅的鐵片內部分子處於比較活動的狀態，使鐵分子順著地球磁場方向排列，達到磁化的目的。蘸入水中，可把這種排列較快地固定下來，而魚尾略向下傾斜可增大磁化程度。人工磁化方法的發明，對指南針的應用和發展起了巨大的作用。在磁學和地磁學的發展史上也是一件大事。北宋的沈括在《夢溪筆談》中提到另一種人工磁化的方法：「方家以磁石摩針鋒，則能指南。」按沈括的說法，當時的技術人員用磁石去摩擦縫衣針，就能使針帶上磁性。從現在的觀點來看，這是一種利用天然磁石的磁場作用，使鋼針內部磁疇的排列趨於某一方向，從而使鋼針顯示出磁性的方法。這種方法比地磁法簡單，而且磁化效果比地磁法好，摩擦法的發明不但世界最早，而且為有實用價值的磁指向器的出現，創造了條件。 《夢溪筆談》是沈括(1031—1095年)所著的有關我國古代科學技術的著作，書中談到磁學和指南針的一些問題。他在《夢溪筆談》的補筆談中談到了摩擦法磁化時產生的各種現象：「以磁石摩針鋒，則銳處常指南，亦有指北者，恐石性亦不…，南北相反，理應有異，未深考耳。」這是說，用磁石去摩擦縫衣針後，針鋒有時指南，也有時指北。從現在的觀點來看，磁石都有N和S兩個極，磁化時縫衣針針鋒的方位不同，則磁化後的指向也就不同。但沈括並不知道這個道理，他真實的記錄了這個現象並坦白承認自己沒有做深入思考。以期望後人能進一步探討。 關於磁針的裝置方法，沈括介紹了四種方法： 1.水浮法——將磁針上穿幾根燈心草浮在水面，就可以指示方向。 2.碗唇旋定法——將磁針擱在碗口邊緣，磁針可以旋轉，指示方向。 3.指甲旋定法——把磁針擱在手指甲上面由於指甲面光滑，磁針可以旋轉自如，指示方向。 4.縷懸法——在磁針中部塗一些蠟，粘一根蠶絲，掛在沒有風的地方，就可以指示方向了。 沈括還對四種方法做了比較，他指出，水浮法的最大缺點，水面容易晃動影響測量結果。碗唇旋定法和指甲旋定法，由於摩擦力小，轉動很靈活，但容易掉落。沈括比較推重的是縷懸法，他認為這是比較理想而又切實可行的方法。事實上沈括指出的四種方法已經歸納了迄今為止指南針裝置的兩大體系——水針和旱針。 南宋陳元靚在《事林廣記》中介紹了另一類指南魚和指南龜的製作方法。這種指南魚與《武經總要》一書記載的不一樣，是用木頭刻成魚形，有手指那麼大，木魚腹中置入一塊天然磁鐵，磁鐵的S極指向魚頭，用蠟封好後，從魚口插入一根針，就成為指南魚。將其浮於水面，魚頭指南，這也是水針的一類。 指南龜是當時流行的一種新裝置，將一塊天然磁石放置在木刻龜的腹內，在木龜腹下方挖一光滑的小孔，對准並放置在直立於木板上的頂端尖滑的竹釘上，這樣木龜就被放置在一個固定的、可以自由旋轉的支點上了。由於支點處摩擦力很小，木龜可以自由轉動指南。當時它並沒有用於航海指向，而用於幻術。但是這就是後來出現的旱羅盤的先聲。 指南龜發明年代不晚於1325年。木塊刻成龜型，龜腹部中心嵌以磁體，木龜安放在尖狀立拄上，靜止時首尾分指南北

③ 指南針的演變歷程

指南針大約在我國戰國時期就已經出現了。最初的指南針是用天然磁石製成的，樣子像一隻勺，底圓，可以在平滑的「地盤」上自由旋轉，等它靜止的時候勺柄就會指向南方。占人稱它「司南」。東漢的王充，在他的《論衡·是應篇》中曾說：「司南之杓，投之於地，其柢指南。」這里的「地」，是指漢代栻占的方形「地盤」，地盤四周刻有八千（甲、乙、丙、丁、庚、辛、壬、癸）和十二支（子、丑、寅、卯、辰、已、午、未、申、西、戌、亥），加上四維（乾、坤、糞、民），共二十四向，用來配合司南定向。從戰國、秦漢、六朝以至隋唐的古籍中。有不少關於司南的記載。如《韓非子·有度篇》里有「先王立司南以端朝夕」的話，「端朝夕」就是正四方的意思。《鬼穀子·謀篇》里也記載說，「鄭人取玉，必載司南，為其不惑也。」就是說鄭國的人到遠處去采玉，就帶了司南去，以便不迷失方向。

古代的司南是用天然磁石經人工用琢玉的辦法琢磨成的。我國商周時期琢玉工人的技術已經很精湛，至遲在春秋時期就已經能把硬度五到七的軟玉和硬玉琢製成各種形狀的玉器，因此也能夠把硬度只有五·五到六·五的天然磁石製成形體比較簡單的司南來。
由於天然磁石在琢製成司南的過程中不容易找出准確的極向，而且也容易因受震而失去磁性，因而成品率低。同時也因為這樣琢制出來的司南磁性比較弱，而且在和地盤接觸的時候轉動摩擦阻力比較大，效果不很好，因此這種司南未能得到廣泛的使用。

隨著社會生產力的不斷發展，科學技術的不斷進步，航海業的不斷擴大和發展，製造出一種比司南更好的指向儀器不但成為必要，而且也有了可能。在經過勞動人民長期的生產實踐和反覆多次的試驗之後，人們終於發現了人工磁化的方法，這樣就產生了更高一級的磁性指向儀器。

北宋初年由曾公亮主編的一部軍事著作《武經總要》和由著名的科學家沈括撰寫的《夢溪筆談》里，分別介紹了指南魚和指南針。指南魚是用薄鐵葉裁成魚形，然後用地磁場磁化法，使它帶有磁性（詳後）。在行軍需要的時候，只要用一隻碗，碗里盛半碗水，放在無風的地方，再把鐵葉魚浮在水面，就能指南。但是這種用地磁場磁化法所獲得的磁體磁性比較弱，實用價值比較小。另一種指向儀器是指南針，它是以天然磁石摩擦鋼針製得。鋼針經磁石摩擦之後，便被磁化，也同樣可以指南。沈括根據他的見聞，在《夢溪筆談》卷二十四里說道：「方家以磁石磨針鋒，則能指南。」直到十九世紀現代電磁鐵出現以前，幾乎所有的指南針都是採用這一種人工磁化法製成的。這時，指南針在它的發展史上已經跨過了兩個發展階段——司南和指南魚，發展成一種更加簡便、更有實用價值的指向儀器。以後各種名目繁多的磁性指向儀器，就都以這種磁針為主體，只是磁針的形狀和裝置法有所變化罷了

④ 請說出指南針的發展史

指南針的發展，經歷了司南、磁勺、磁針、羅盤、現代指南針幾個階段。

1、司南（戰國到唐）

司南是最早的磁性指向器。這個名字從戰國（公元前475年—公元前221年）開始使用，終止於唐代（公元618年—公元907年）

記載司南的最早的文獻是《鬼穀子》（成書於春秋戰國時期），其中寫道：「鄭人之取玉也，必載司南之車，為其不惑也。」從《鬼穀子》中的記載可以看出，鄭人去「取玉」，必須要帶上司南，就是為了避免方向的迷失。

⑤ 指南針的演變歷程是什麼

大家知道，有一種石頭具有吸鐵的性質，人們通常稱為「吸鐵石」。因為一碰到鐵，它就會把鐵吸住。在古代，人們叫它「磁石」。每塊磁石的兩端都有不同的磁極，一頭叫正極，一頭叫負極。我們居住的地球也是一個大磁體，在南北兩端也有不同的磁極。
大家又知道，凡是同性磁極則相排斥，而異性磁極則相吸引。所以無論在地球表面的什麼地方，拿一根可以自由轉動的磁針，它的正極總是指向北方，負極指向南方。我們的祖先掌握了這些知識，發明了最早的定向儀器司南。司南，就是指南的意思。這種儀器就是人們在對磁石功能的認識基礎上發明的。
司南的樣子像勺子，大約是用整塊的天然磁石，輕輕地琢磨而成，並且把磁石的負極琢磨成司南的長柄。司南做好後還得做一個光滑的底盤。使用的時候，先把底盤放平，再把司南放在底盤中間，用手撥動它的柄，使它轉動，等到司南停下來，它的長柄總是指著南方。
隨著社會生產力的發展，尤其航海業不斷擴大和發展，對指向儀器要求越來越高。北宋時代，人們用薄鐵葉裁成魚形，然後用地磁場磁化法，使它帶有磁性，行軍中可隨身攜帶，使用時，將其浮在水面，便可指南。後來，人們又用鋼針經磁石摩擦磁化。到了19世紀，現代電磁鐵出現，取代了歷來人工磁化法。由於不同時期指針形狀不同，名稱也各異，如指南魚、指南龜、指南車、羅盤和羅經等。到13世紀時，中國發明的指南針傳到阿拉伯，現在人們廣泛使用的指北針就是這樣演化來的。

現代電子羅盤
現代人製作了各種電子指南針，智能手機普遍有這個軟體，電子羅盤也叫數字羅盤，是利用地磁場來定北極的一種方法，應用到手機上，其實就是電子指南針，電子羅盤一般用磁阻感測器和磁通門加工而成。
雖然GPS在導航、定位、測速、定向方面有著廣泛的應用，但由於其信號常被地形、地物遮擋，導致精度大大降低，甚至不能使用。尤其在高樓林立城區和植被茂密的林區，GPS信號的有效性僅為60%。並且在靜止的情況下，GPS也無法給出航向信息。為彌補這一不足，可以採用組合導航定向的方法。電子羅盤正是為滿足用戶的此類需求而設計的。它可以對GPS信號進行有效補償，保證導航定向信息100%有效，即使是在GPS信號失鎖後也能正常工作，做到「丟星不丟向」

⑥ 指南針的發展史

指南針發展的四個階段：

一、司南

早在兩千多年前漢（公元前206－公元220年），能工巧匠把磁石打磨鑿雕成一個勺形，放在青銅製成的光滑如鏡的底盤上，再鑄上方向性的刻紋。這個磁勺在底盤上停止轉動時，勺柄指的方向就是正南，勺口指的方向就是正北，這就是我國祖先發明的世界上最早的指示方向的儀器，叫做司南。

二、古代羅盤

後來古人又在司南的基礎上製作了古代羅盤。這時的羅盤已很像現在使用的指南針了，它具有指方向的磁針和顯示方位的刻度盤。把羅盤裝在船上，可以為人們航海指引方向。

三、指南魚

大約在北宋初年，由於軍事和航海等需要和材料與工藝技術的發展，先後利用人造的磁鐵片和磁鐵針以及人工磁化方法製成了在性能和使用上比司南先進的指南魚。

四、指南針

在指南魚發明後不久，又發明了一種意義更重大、製法更簡單、使用更方便和用途更廣泛的指南針。最早是北宋的著名政治家和科學家沈括在其著作《夢溪筆談》（公元1086年）中記述的，大意是利用天然磁石磨鐵針，受磨的鐵針就能指向南方。還記述指南針並不完全指南，而是略微東。這就是磁偏角現象。

(6)指南針的發展歷史擴展閱讀

原理：磁極間的相互作用，同名磁極互相排斥，異名磁極互相吸引。 地球本身就是一個巨大的磁體，叫地磁體，地磁體的南極在地理的北極附近，地磁體的北極在地理的南極附近，因此地球上的小磁針靜止時總是一端指南，一端指北。

用法：把指南針平放、周圍不要有磁場干擾，待指針擺動停止後，看指針，南、北指針對應的方向就是南北；如果標有N和S，那N是北，S是南。

⑦ 指南針的發展過程.

先秦時代的中國勞動人民已經積累了對磁現象的認識，在探尋鐵礦的時候，常常遇到磁鐵礦，即磁石（主要成分是四氧化三鐵——化學式Fe3O4，別名氧化鐵黑、磁鐵、吸鐵石，為具有磁性的黑色晶體，故又稱為磁性氧化鐵）。

古人把磁石吸引鐵看作慈母對子女的吸引。並認為：「石是鐵的母親，但石有慈和不慈兩種，慈愛的石頭能吸引他的子女，不慈的石頭就不能吸引了。」漢以前古人把磁石寫成「慈石」，是慈愛石頭的表達。

到了西漢，有一個名叫欒大的方士，他利用磁石的特性做了兩個棋子的東西，通過調整兩個棋子極性的相互位置，有時兩個棋子相互吸引，有時相互排斥。欒大稱其為「斗棋」。他把這個新奇的玩意獻給漢武帝，並當場演示。漢武帝驚奇不已，龍心大悅，竟封欒大為「五利將軍」。

(7)指南針的發展歷史擴展閱讀：

一、磁針的發明

指南針的發明應當是在一個很漫長的時間中，慢慢地改進的結果，而不同時期的形式，應以不同的形式出現。唐代堪輿家的活動相當活躍，並開始強調方向的選擇，尋找比磁勺更方便的指向器成了當務之急。於是指南鐵魚或者蝌蚪形鐵質指向器及水浮磁針應運而生。

二、磁子午線

磁子午線隨一年四季的變化而變化。其一，在春分，秋分這天，磁子午線與子午線，以及地球的經線三線重合，指南針直指地球的南北方向極點，誤差只有0.08°地軸偏心率，可以忽略不計。

其二，在夏至，冬至這天，磁子午線和子午線是不重合的並且偏磁角最大，最大偏差量為正負23.26°，也就是說在地球南北極附近偏磁點最大，用地球的周長除以365°角在正負23°，等於偏磁極點對應南北極點的距離(正負弧度公里)。

⑧ 指南針的發展歷程是怎樣的

指南針來的發明，同火自葯的發明十分相似，今天已經不可能詳細考察了。早在戰國時期，我國就有了關於使用磁石確定方向的記載了。當時用磁石所做的指示方向的工具叫做「司南」。

到了宋朝，人們已經學會了用鋼鐵製造人工磁鐵的方法。

最早發明的是指南魚，有兩種製法：一是把薄鋼片剪成一個魚形的小船，然後燒紅了順南北方向放到地面上，受大地磁場感應變成人造磁鐵，再把這小磁鋼魚片放到水面上，就可以靈活地指向南極了。二是用磁石去磨針尖，然後用線把針吊起來，針尖就會指向南方。這種方法既簡便又有效，為具有實用價值的指南針的出現，創造了重要的技術條件。

到了南宋時期，指南針的製造已經相當科學了。人們把指南針塗上臘，然後用一根蠶絲懸掛在一個木架上，並在下面放一個標有方位的圓盤，這樣，在靜止時指南針就會精確地指向南北了。這就是著名的「縷懸法指南針」。

⑨ 指南針的以前到現在發展過程

中國是世界上公認發明指南針的國家。指南針的發明是我國漢族勞動人民在長期的實踐中對物體磁性認識的結果。由於生產勞動，人們接觸了磁鐵礦，開始了對磁性質的了解。人們首先發現了磁石吸引鐵的性質，後來又發現了磁石的指向性。經過多方面的實驗和研究，終於發明了實用的指南針。最早的指南針是用天然磁體做成的，這說明中國漢族勞動人民很早就發現了天然磁鐵及其吸鐵性。據古書記載，遠在春秋戰國時期，由於正處在奴隸制社會向封建社會過渡的大變革時期，生產力有了很大的發展，特別是農業生產更是興盛發達，因而促使了采礦業、冶煉業的發展。在長期的生產實踐中，人們從鐵礦石中認識了磁石。 最早的指南針是司南。
公元前7世紀成書的《管子·地數》中就記載：「上有磁石者，下有銅金」。意思說，如果山上有磁石時，山裡就藏有鐵礦。地理名著《山海經》中，也曾記載「題灌山中多磁石」。《水經注》里記載了秦國阿房宮前面，用磁石製成大門，防避有人進宮謀刺暗殺，如壞人暗披盔甲、暗藏兵器入宮，就會被門吸住而被發現，這說明人民很早就發現了磁石的吸鐵性，並加以利用了。
在長期的生產斗爭中，我國漢族勞動人民進一步利用磁體的指極性，製成指示方向的機械，這就是指南針。這在《韓非子·有度篇》中和《鬼穀子》一書中都有記載。在《鬼穀子》中記載說，鄭國人到深山密林中去採集玉石時，為了不迷失方向，帶著「司南」。這「司南」就是指南針這種機械。東漢王充在《論衡》中描述過「司南」，它象只水勺， 用天然磁石磨製面成，勺底為球面體，勺呈橢圓狀，勺柄通體漸漸縮成柱狀。為了確定方向，還配有一個「地盤」，它是銅質或塗漆木製盤，中央是平滑圓槽，形狀可能是內圓外方，框上刻劃出定向的刻度，用「干」、「支」（即甲、乙、丙、丁……和子、丑、寅、卯……）以及八卦等表明二十四方位。將會投於地盤中央時，它的柄部就會大體停止在指南的方位上。以上可知司南是現代指南針（磁羅盤）的體型。「指南」是張衡在《東京賦》中第一次提出來的，以後經過魏晉、南北朝、隋、唐，直到宋代經過一千多年才逐漸發展起來了。
宋代傑出的科學家沈括在《夢溪筆談》中，對指南針發展的當時狀況作了詳盡的論述。當時在生產和科學實驗發展的推動下，特別是航海事業和外貿的興起擴大下，指南針逐步發展起來。沈括總結了勞動人民在實踐在創造的四種指南針的裝置方法。第一種是水浮法，將磁針浮於水面進行指南，雖然比較平穩，但容易動盪不定；第二種是指甲旋定法，將磁針置於指甲上，轉動靈活，也容易滑落；第三種是碗唇旋定法，將磁針置於碗口邊上，轉動較靈活，但易滑落；第四種是縷旋法，用蠶絲將磁針懸掛起來，可達到轉動靈活而又穩定。他還記載了人工授磁方法即「以磁石磨針鋒，則能指南」。這種用人工製成磁體，是一個巨大的進步。此外，還曾制出過「指南魚」、「旱針」、「水針」。旱針、水針這兩種指南針，成為近代指南針（羅盤針）的基本結構原理奠定了基礎。沈括在研究指南針的過程中，還總結和發現了地磁有偏角存在。也就是說，指南針指示的方向，「常微偏東，不全南也」。這是我國對地磁學做出的偉大貢獻。