指南針的知識

　　指南針又稱指北針，主要組成部分是一根裝在軸上的磁針，磁針在天然地磁場的作用下可以自由轉動並保持在磁子午線的切線方向上，磁針的北極指向地理的北極，利用這一效能可以辨別方向。以下是由小編整理關於的內容，希望大家喜歡!

　　指南針發明歷史

　　戰國時期

　　據《古礦錄》記載最早出現於戰國時期的磁山一帶。指南針的前身是中國古代四大發明之一的司南。

　　據1982年3月，《光明日報》報道：磁山***在今河北省邯鄲市武安***是我國四大發明之一指南針的發源地。 據《古礦錄》記載：《明史地理志》稱：“磁州武安縣西南有磁山，產磁鐵石。”[2] 又《明一統治》稱：“磁州武安縣西南有磁山，產磁鐵石。” 又《古礦錄》記載：《明一統治》稱：磁山，在縣西南30裡，土產礦石，州名取此。磁山，指南針的故鄉。

　　典籍記載有關指南針的事情和典籍作者，全都在古代邯鄲為中心的燕趙文化區域內;在可考典籍範圍內記載的中國古代指南針，全都是用天然磁石磨製而成;且根據先秦典籍記載，產天然磁石的只有武安磁山***今河北省邯鄲市武安***。 在春秋戰國時期有可能製造司南的地方，只能在以邯鄲為中心的燕趙文化區域內，武安極有可能就是指南針的故鄉。

　　觀點之一

　　王振鐸的相關觀點，指南針的發明至早不逾於宋代，此種觀點在其一系列的研究成果都有所體現。如在《司南、指南針與羅經盤***上***》一文中所述：“自週末至李唐，古人所稱述之‘司南’或稱‘指南’為一種辨別方向之儀器，其物便於攜帶及測驗，宛如指南針之用矣。王振鐸認為在唐朝已經出現了便於攜帶的類指南針儀器，但絕不是指南針。王振鐸把此種物件看作是指南針的過渡形式。王振鐸未明確論斷指南針發明的具體時問，由於缺乏材料，出於科學嚴謹性方面考慮，所以未輕易論斷。他在《司南、指南針與羅經盤***中***》中說：“***指南***魚法固早於***指南***針法約半個世紀，然此二者先後相互之關係，仍有待史證之發現而說明也。”正是在此情況下說的。另外，在同一篇論文中又說：“中國古代，藉縫紉之鋼針，經人工傳磁，而成人造磁體之指南針，其史證之發現，至今尚未見有早於十一世紀以前者。”這是以北宋時沈括《夢溪筆談·雜誌一》與《夢溪筆談補》為根據而加以論斷的。這兩篇文章中記載了此種人工傳磁而成人造磁體的指南針。另外王振鐸在此篇文章中批判了英人維烈亞力***Alexanderwylie***所著《中國研究》中所指的唐朝僧一行已經注意到了磁針所指方向與北極之差的錯誤理解。最後鄭重地提出論斷：“按中國磁針偏向之記載，尚未發現史證有早逾《夢溪筆談》者，存中記其‘微偏東’，寇宗爽記謂‘偏東’，即指磁針之偏角而言。”這便是王振鐸由於材料所謂限制而不能對中國磁偏角的發現時間有一個確切的認識。關於指南針的發明時代，王振鐸只是給出了一個大致的推測，在《司南、指南針與羅經盤***中***》中，王振鐸說：“指南針之發明時代，以《萍洲可談》海舶用磁針及沈括謂方家制磁針，信其創始必早。”指南針的發明應當是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，也應以不同的形式出現，王先生也只能給出一個時間區間。

　　觀點之二

　　李約瑟的觀點，順序的磁偏角，先向東後偏西，體現在中國堪輿羅盤的設計的同心圓，這些同心圓一直存留至當代。勿容置疑，磁羅盤在中國用於堪輿目的很久以後，才被用於航海。但是航海羅盤確是中國人的發明，它可能發生在十一世紀以前的某個時期或更早的時期。”李約瑟在此段中對指南針，磁偏角、羅盤等問題論述的清楚，雖然有些論斷過於武斷，但是對中國指南針的發明問題，做出了一個總結性的論斷。

　　潘吉星先生在王振鐸先生與李約瑟先生研究的基礎之上加以總結，但可以明顯看出他比較同意李先生的觀點，對於李約瑟先生所提到的幾個材料在《中國古代四大發明——源流外傳及世界影響》一書作了詳細地論述與闡述。但同時也和李約瑟先生一樣，在有些問題上過於武斷，明顯的證據不足，讓人難以信服。

　　如他在書中所述：“但從司南儀到指南針中間經歷了幾個技術過渡，這些過渡發生在魏晉南北朝至唐代。”他這種論斷性的結論沒有太多的材料支援。但此結論在大體上是沒有錯的。潘吉星先生和李約瑟先生一樣把崔豹《古今注》中的“蝌蚪，蝦蟆，***青蛙***子也，一名懸針，一名玄魚。”作為“從勺到針”的過渡來看。他說：“將在空中的磁針與方位盤配合，在晉南北朝曾經用過，確能指南，從而實現了李約瑟先生說的from the spoon to the needle***從勺到針***的過渡。”潘吉星先生在同一本書中也對水羅盤的出現時問做出了論斷。他說：“有證據顯示，9世紀唐代堪輿羅盤製造者已經做出了這決定性的一步。”在同一頁中，他再一次強調說：“晉南北朝開始對司南作技術改進，而在唐代後期完成從司南向羅盤的轉變，北宋人享受這些技術成果並使之發揚，歷史的發展脈絡應是如此。”進一步對指南針的發展脈絡做出了闡述。潘吉星在李約瑟先生研究的基礎之上，吸收了王振鐸先生的部分觀點，對指南針的發明時間與過程重新作了一個界定，雖然依然有部分不妥之處，但總體來說，是科技史上的一個進步。麗另外一些學者，或是沒有新材料而做出驚人的論斷，或是材料不足，僅憑某一材料片段做出新的論斷，但總體來說均未能讓眾人信服，影響亦不是很大。”而把指南針起源論斷於唐代。姑且不論此論斷的正確與否，單依此材料根本不能得出此種論斷。[5]

　　觀點之三

　　在成都民間收藏族的藏品中，發現了一件極具學術研究價值的玉***石***器，它是由七塊玉***石***板拼接而成，正面是圖形，反面是古文字，特別是在第4塊玉***石***板上的中間，有一個圓形圖案，其上放置了一個類似半個“地球”的東西。在這個“地球”的頂部***北極***有一個直徑4cm的小洞，其中插有一支玉***石***的指南針，在圓形圖案上還有“東”、“南”、“西”、“北”四個古文字。依據現有學科專業知識分析，這四個古文字與我們今天在進行地質填圖時所使用的羅盤上的“東”、“南”、“西”、“北”的方位字一樣，除東字外，其餘“南”、“西”、“北”三個字均與甲骨文不同。在三星堆玉***石***器上發現指南針很重要，那種認為指南針最早出現在春秋戰國時代的觀點由此會被徹底推翻，文獻中曾提及的黃帝發明指南車一事，但至今只是推測，未見考古實物，而三星堆地區玉***石***器上指南針的發現把中國指南針的發現史推到了伏羲時代。三星堆發現的指南針是玉***石***的，不會轉動，是象徵性的。

　　現代指南針

　　現代電子羅盤

　　現代人制作了各種電子指南針，美國的蘋果手機中就有這個軟體，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，但由於其訊號常被地形、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訊號的有效性僅為60%。並且在靜止的情況下，GPS也無法給出航向資訊。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使用者的此類需求而設計的。它可以對GPS訊號進行有效補償，保證導航定向資訊100%有效，即使是在GPS訊號失鎖後也能正常工作，做到“丟星不丟向”。

　　電子羅盤可以分為平面電子羅盤和三維電子羅盤。平面電子羅盤要求使用者在使用時必須保持羅盤的水平，否則當羅盤發生傾斜時，也會給出航向的變化而實際上航向並沒有變化。雖然平面電子羅盤對使用時要求很高，但如果能保證羅盤所附載體始終水平的話，平面羅盤是一種價效比很好的選擇。三維電子羅盤克服了平面電子羅盤在使用中的嚴格限制，因為三維電子羅盤在其內部加入了傾角感測器，如果羅盤發生傾斜時可以對羅盤進行傾斜補償，這樣即使羅盤發生傾斜，航向資料依然準確無誤。有時為了克服溫度漂移，羅盤也可內建溫度補償，最大限度減少傾斜角和指向角的溫度漂移。

　　電子羅盤原理

　　三維電子羅盤由三維磁阻感測器、雙軸傾角感測器和MCU構成。三維磁阻感測器用來測量地球磁場，傾角感測器是在磁力儀非水平狀態時進行補償;MCU處理磁力儀和傾角感測器的訊號以及資料輸出和軟鐵、硬鐵補償。該磁力儀是採用三個互相垂直的磁阻感測器，每個軸向上的感測器檢測在該方向上的地磁場強度。

　　磁偏角

　　地球表面任一點的磁子午圈同地理子午圈的夾角，即為磁偏角。磁偏角在同一地點也不是定值，每天早晚測定的磁偏角也有微小的差異，磁偏角具有長期變化和週日變化的特性。氣象條件對磁偏角的影響也很大，尤其在雷電天氣下是不能觀測的。磁偏角受地磁環境影響比較顯著，由於地磁的特性，磁子午線情況比較複雜，且互相不平行，直線愈長，誤差越大。

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