你能说说指南针的发展过程吗

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指南针的发展和演变
指南针大约在我国战国时期就已经出现了.最初的指南针是用天然磁石制成的,样子像一只勺,底圆,可以在平滑的“地盘”上自由旋转,等它静止的时候勺柄就会指向南方.占人称它“司南”.东汉的王充,在他的《论衡·是应篇》中曾说：“司南之杓,投之于地,其柢指南.”这里的“地”,是指汉代栻占的方形“地盘”,地盘四周刻有八千（甲、乙、丙、丁、庚、辛、壬、癸）和十二支（子、丑、寅、卯、辰、已、午、未、申、西、戌、亥）,加上四维（乾、坤、粪、民）,共二十四向,用来配合司南定向.从战国、秦汉、六朝以至隋唐的古籍中.有不少关于司南的记载.如《韩非子·有度篇》里有“先王立司南以端朝夕”的话,“端朝夕”就是正四方的意思.《鬼谷子·谋篇》里也记载说,“郑人取玉,必载司南,为其不惑也.”就是说郑国的人到远处去采玉,就带了司南去,以便不迷失方向.
古代的司南是用天然磁石经人工用琢玉的办法琢磨成的.我国商周时期琢玉工人的技术已经很精湛,至迟在春秋时期就已经能把硬度五到七的软玉和硬玉琢制成各种形状的玉器,因此也能够把硬度只有五·五到六·五的天然磁石制成形体比较简单的司南来.
由于天然磁石在琢制成司南的过程中不容易找出准确的极向,而且也容易因受震而失去磁性,因而成品率低.同时也因为这样琢制出来的司南磁性比较弱,而且在和地盘接触的时候转动摩擦阻力比较大,效果不很好,因此这种司南未能得到广泛的使用.
随着社会生产力的不断发展,科学技术的不断进步,航海业的不断扩大和发展,制造出一种比司南更好的指向仪器不但成为必要,而且也有了可能.在经过劳动人民长期的生产实践和反覆多次的试验之后,人们终于发现了人工磁化的方法,这样就产生了更高一级的磁性指向仪器.
北宋初年由曾公亮主编的一部军事著作《武经总要》和由著名的科学家沈括撰写的《梦溪笔谈》里,分别介绍了指南鱼和指南针.指南鱼是用薄铁叶裁成鱼形,然后用地磁场磁化法,使它带有磁性（详后）.在行军需要的时候,只要用一只碗,碗里盛半碗水,放在无风的地方,再把铁叶鱼浮在水面,就能指南.但是这种用地磁场磁化法所获得的磁体磁性比较弱,实用价值比较小.另一种指向仪器是指南针,它是以天然磁石摩擦钢针制得.钢针经磁石摩擦之后,便被磁化,也同样可以指南.沈括根据他的见闻,在《梦溪笔谈》卷二十四里说道：“方家以磁石磨针锋,则能指南.”直到十九世纪现代电磁铁出现以前,几乎所有的指南针都是采用这一种人工磁化法制成的.这时,指南针在它的发展史上已经跨过了两个发展阶段——司南和指南鱼,发展成一种更加简便、更有实用价值的指向仪器.以后各种名目繁多的磁性指向仪器,就都以这种磁针为主体,只是磁针的形状和装置法有所变化罢了
指南针 - 发明历史
指南针
古代民间常用薄铁叶剪裁成鱼形,鱼的腹部略下凹,像一只小船,磁化后浮在水面,就能指南北.当时以此做为一种游戏.北宋时,曾公亮在《武经总要》载有制作和使用指南鱼的的方法：“用薄铁叶剪裁,长二寸,阔五分,首尾锐如鱼型,置炭火中烧之,侯通赤,以铁钤钤鱼首出火,以尾正对子位,蘸水盆中,没尾数分则止,以密器收之.用时,置水碗于无风处平放,鱼在水面,令浮,其首常向午也.”这是一种人工磁化的方法,它利用地球磁场使铁片磁化.即把烧红的铁片放置在子午线的方向上.铁片烧红后,温度高于居里点,铁片中的磁畴便瓦解而成为顺磁体,蘸水淬火后,磁畴又形成,但在地磁场作用下磁畴排列有方向性,故能指南北.因我国长江黄河流域一带地磁有大约50度左右的倾角,如水平放置,则只有水平方向分量起作用,而以一定角度放入水中,则使鱼磁化的有效磁场强度增大,磁化效果更好.人工磁化方法的发明,对指南针的应用和发展起了巨大的作用.在磁学和地磁学的发展史上也是一件大事.北宋的沈括在《梦溪笔谈》中提到另一种人工磁化的方法：“方家以磁石摩针锋,则能指南.”按沈括的说法,当时的技术人员用磁石去摩擦缝衣针,就能使针带上磁性.从现在的观点来看,这是一种利用天然磁石的磁场作用,使钢针内部磁畴的排列趋于某一方向,从而使钢针显示出磁性的方法.这种方法比地磁法简单,而且磁化效果比地磁法好,摩擦法的发明不但世界最早,而且为有实用价值的磁指向器的出现,创造了条件. 关于磁针的装置方法,沈括介绍了四种方法：
1.水浮法——将磁针上穿几根灯心草浮在水面,就可以指示方向.
2.碗唇旋定法——将磁针搁在碗口边缘,磁针可以旋转,指示方向.
3.指甲旋定法——把磁针搁在手指甲上面由于指甲面光滑,磁针可以旋转自如,指示方向.
4.缕悬法——在磁针中部涂一些蜡,粘一根蚕丝,挂在没有风的地方,就可以指示方向了.沈括还对四种方法做了比较,他指出,水浮法的最大缺点,水面容易晃动影响测量结果.碗唇旋定法和指甲旋定法,由于摩擦力小,转动很灵活,但容易掉落.沈括比较推重的是缕悬法,他认为这是比较理想而又切实可行的方法.事实上沈括指出的四种方法已经归纳了迄今为止指南针装置的两大体系——水针和旱针.
南宋陈元靓在《事林广记》中介绍了另一类指南鱼和指南龟的制作方法.这种指南鱼与《武经总要》一书记载的不一样,是用木头刻成鱼形,有手指那么大,木鱼腹中置入一块天然磁铁,磁铁的S极指向鱼头,用蜡封好后,从鱼口插入一根针,就成为指南鱼.将其浮于水面,鱼头指南,这也是水针的一类.指南龟是当时流行的一种新装置,将一块天然磁石放置在木刻龟的腹内,在木龟腹下方挖一光滑的小孔,对准并放置在直立于木板上的顶端尖滑的竹钉上,这样木龟就被放置在一个固定的、可以自由旋转的支点上了.由于支点处摩擦力很小,木龟可以自由转动指南.当时它并没有用于航海指向,而用于幻术.但是这就是后来出现的旱罗盘的先声.指南龟发明年代不晚于1325年.木块刻成龟型,龟腹部中心嵌以磁体,木龟安放在尖状立拄上,静止时首尾分指南北.
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