指南针的演变过程

司南是我国春秋战国时代发明的一种最早的指示南北方向的指南器，还不是指南针。

根据春秋战国时期的《韩非子》书中和东汉时期思想家王充写的《论衡》书中的记载，以及现代科学考石学家的考证和所制的司南模型，说明司南是利用天然磁石(古代称慈石，用慈爱来描述磁石吸铁现象)制成汤勺形，由其勺柄指示南方。

而在春秋战国时期的《管子》书中和《山海经》书中便有了关于慈石的记载，而在这一时期的《鬼谷子》书中和
《吕氏春秋》书中还进一步有了慈石吸铁的记
载。

这可以说是古代最早的磁指南器，现在北
京的中国历史博物馆和其他地方的许多博物
馆都有司南的模型展出。

这里要指出关于指南
指南车
车的问题，历史上传说黄帝(约公元前47世纪)
和西周周公(约公元前21世纪)曾制造和使用
指南车，但是经过后来的文献考证和模型制作试验，都已证明指南车与指南针没有关系，汉代以后的指南车是依靠机械结构，而不是依靠磁性指南的。

现在北京的中国历史博物馆中也有指南车的模型展出。

司南是利用天然磁石制造的，在矿石来源、磨制工艺和指向精度上都受到较
多的限制，因此到了北宋时代 ，由于军事
和航海等需要和材料与工艺技术的发展，先
后利用人造的磁铁片和磁铁针以及人工磁
化方法制成了在性能和使用上比司南先进的指南鱼和指南针。

指南鱼的制法最早出现
在北宋的《武经总要》(公元1044年)书中，
大意是将铁片剪成首尾两端尖锐的鱼形，放在炭火中烧红后取出，使尾部指向北方斜放入水中。

将这样制成的指南鱼放在水碗中便可指示南北方向。

可以看出，这种长期经验积累的制造方法是符合科学原理的：首先利用水中淬火产生相变和(地)磁场热处理可以提高指南鱼铁片的磁性和矫顽力，其次利用首尾两端尖锐的长条形铁片可以提高指向精度和减小退磁因数，再次是利用铁片向北倾斜放入水中淬火能更接近地(球)磁场倾角即接近总地磁场方向，可以提高磁场热处理的效果。

在指南鱼发明后不久，又发明了一种意义
更重大、制法更简单、使用更方便和用途更广
泛的指南针。

最早是北宋的著名政治家和科学
家沈括(图5)在其著作《梦溪笔谈》(公元1086
年)中记述的，大意是利用天然磁石磨铁针，受
磨的铁针就能指向南方。

有4种指南针的用法：将指南针放在指甲上
沈括
指南针
的指爪法，将指南针放在碗口边上的碗唇法，将指南针悬挂在新蚕丝上并用蜡粘住的缕悬法，将指南针横贯灯尺而浮水面的浮针法。

还记述指南针并不完全指南，而是略微东。

这就是磁偏角现象这
表明当时对于指南针的指向观察是很仔细的。

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
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。