介绍一个中国的发明创造。
指南针
指南针是中国历史上的伟大发明之一,也是中国对世界文明发展的重要贡献。指南针是一种利用地球磁场中磁铁的南北极性制成的指向仪器。上图是新浪模型。
磁铁的这一特性被古人用来制作导向工具。最早的导工叫新浪,战国时期广泛使用。它由天然磁铁制成,看起来像一把勺子。它的重心在底部中间,底盘光滑,周围刻有24个方向。使用时,将长勺放在底盘上,用手轻轻拨动,使其转动。当它停止时,长柄指向南方。东汉王充记载了它的形状和用法。(鬼谷子。牟偏)还讲到郑人要去远方采玉,于是带着新浪,以免迷路。此外,指南针的发明进一步将这种仪器推向了更高的水平。下图分别是指纹鱼的假想图和钩针指纹针的复原模型。
而天然磁铁做的新浪,成品低,磁性弱。到了宋代,人们发明了人工磁化法,制作了导盲鱼和指南针,指南针更加简单实用。采用天然磁铁摩擦钢针,在地磁作用下保持导向性能;以后会装在方位盘上,叫做罗盘。这是指南针发展史上的一大飞跃。下图为清代使用的航海罗盘。
沈括还对指南针的放置方法进行了详细的研究,总结出四种不同的方法并加以比较:
一、水漂法。沈括没有解释如何将指南针浮在水面上指示方向。直到北宋后期,药理学家寇宗的《本草扩展。磁条)被引入。原来,在指南针上放上灯心草,针就能浮起来。水浮的缺点是磁针会随水摆动。
二、指甲旋转法。把磁针放在钉子上可以灵活运转,缺点是容易滑下。
三、碗唇旋转法。把磁针放在碗边上也能自由旋转,但也容易脱落。
第四,挂线法。取一根新的棉丝,用少许蜡粘在磁针中央,挂在无风的地方指明方向。
相比之下,沈括认为这种方法是最理想的。下图是沈括指南针的四个实验性修复设计。
指南针在11世纪是一种常见的定向工具。指南针最大的贡献在于它极大地促进了航海的发展。据考证,指南针在11世纪末开始用于导航。12世纪末至13世纪初,指南针由海路传入阿拉伯,再由阿拉伯传入欧洲。
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