指南针的发明及使用

指南针起源于中国，但在中世纪传入欧洲后才有了进一步的发展并在不同领域得到应用。

指南针的历史不可避免地与磁铁联系在一起。几千年前人类就发现了磁的存在，当时他们注意到了某种岩石—磁石的不寻常的特性。磁铁矿中含有大量的磁石，是一种氧化铁混合物，即天然的磁铁。根据罗马作家普林尼（公元62～113年）的记载，一个名叫马格纳斯的牧羊人注意到自己赶羊用的牧杖的铁质顶端会被某些岩石粘住，因此有了磁石的发现。

地球本身就是一个巨大的磁体，由熔融态的铁和镍组成的地球外核上有电流及对流存在，从而产生了磁场。就像一个简单的磁条，地球的磁场也有两极——北极和南极。把一个磁条放在撒满铁屑的纸上，铁屑会沿着由两极辐射出的磁力线分布。一个磁化的物体，例如磁石、指南针指针，也会像铁屑那样调整自己的指向，使其与磁力线的指向保持一致。

大事记

1世纪 司南（天然磁石）被发明

8世纪 铁制指南针指针被发明

11世纪 维京人在航海中使用了罗盘

1250年 欧洲水手使用便携式罗盘

1269年 罗盘刻度盘被发明

公元1世纪，中国人把磁石应用在叫作“司南”的装置中，主要用来看风水。在这个装置里，磁石被雕刻成勺子的形状，摆放在一个表面经过磨光的底盘上，会使自身指向南北轴向。底盘上通常刻方向（东、西、南、北）、星座的分布及占卜用的符号。在公元83年，中国哲学家王充对这种装置进行了记载，但没有提到它在航海上的应用。

在8世纪，中国人用磁化了的铁针代替原先司南中的磁石。这种磁针是通过将铁针顺着磁性极好的磁石的磁轴放置磁化后获得的。1086年中国科学家沈括（1031～1095年）在他的《梦溪笔谈》中明确提到了一种专用于航海的磁罗盘。到了1117年，北宋朱彧写的《萍洲可谈》描述了指南针在海上的使用。然而直到欧洲人探险时代开始后，罗盘才被做成精密的航海辅助设备。

鉴于远东地区进行的大量革新，罗盘很可能是由阿拉伯人传入西方的。在此之前，欧洲的旅行者们利用太阳或北极星来辨别南北方向。尽管他们能通过这种天文方法来获得比较精确的定位，但这只有在天气晴朗时才能进行——不时出现的坏天气经常严重影响航海活动并导致灾难性的后果。

11世纪时，维京人可能利用罗盘航行于北欧沿岸，但是第一个关于磁罗盘的记载来自《对于万物的思考》一书中，这本书由英国学者、牧师亚历山大·尼克曼撰写，出版于1180年。

欧洲早期的罗盘将一个磁化的指针垂直插在一根麦秆中，再使这根麦秆竖直漂浮在装有水的碟子里。这样的装置在一定程度上能指示准确的方向，但在旅行中携带它极不方便。到了1250年，指针被装在了一个枢轴上，它的上方是一张标有主要方向的圆形卡片，在指针的带动下能一起旋转。

1269年，法国科学家皮特鲁斯·佩里格里纳斯第一次解释了磁铁（因此也包括了罗盘）的工作原理。他描述了磁极，并发明了罗盘刻度盘，使指针能用“度”来指示方向。

对罗盘进一步改进的技术包括将指针与刻度盘放置在一个盒子中。早期的这种盒子是用木头或者象牙等不会对施加在指针上的磁力造成干扰的材料制作的。后期使用的黄铜也是基于这个考虑。在16世纪，船上的罗盘被装在具有自动校正的轴或支架上，以保证罗盘能够在颠簸的船上始终保持水平位置。

罗盘迅速成为必不可少的工具。1594年，英国哲学家弗朗西斯·培根（1561～1626年）称罗盘指针的发明为文明社会最重要的三项进步之一（另外两项分别是火药与印刷术）。每年成千上万的水手将自己的生命托付于一个颤动的小小铁片，在航行过程中根据它的指示进行操作。后来水手们也逐渐意识到指针并不是永远准确的，它会受到来自附近物体，特别是铁制品的干扰。航海罗盘还会受到大陆的影响，当进行东西方向的航行时，航海人员知道必须做出适当的方位补偿来抵消一种称为“磁偏离”现象所造成的影响。