航海羅盤

航海羅盤指南針也叫羅盤針，是中國古代發明的利用磁石指極性製成的指南儀器(司南)。因此，介紹司南必須從磁石說起。

早在戰國時漢族勞動人民就了解並利用磁石的指極性製成最早的指南針--司南。戰國時的《韓非子》中提到用磁石製成的司南。司南就是指南的意思，東漢思想家王充在其所著《論衡》中也有關於司南的記載。司南由一把“勺子”和一個“地盤”兩部分組成。司南勺由整塊磁石製成。它的磁南極那一頭琢成長柄，圓圓的底部是它的重心，琢得非常光滑。地盤是個銅質的方盤，中央有個光滑的圓槽，四周刻著格線和表示24個方位的文字。由於司南的底部和地盤的圓槽都很光滑，司南放進了地盤就能靈活地轉動，在它靜止下來的時候，磁石的指極性使長柄總是指向南方。這種儀器就是指南針的前身，由於當初使用司南必須配上地盤，所以後來指南針也叫羅盤針。

在製作中，天然磁石因打擊受熱容易失磁，磁性較弱，司南不能廣泛流傳。到宋朝時，有人發現了人造磁鐵。鋼鐵在磁石上磨過，就帶有磁性，這種磁性比較穩固不容易丟失。後來在長期實踐中出現了指南魚。

從指南魚再加以改進，把帶磁的薄片改成帶磁的鋼針，就創造了比指南魚更進一步的新的指南儀器。把一支縫紉用的小鋼針，在天然磁石上磨過，使它帶有磁性，人造磁體的指南針就這樣產生了。

指南針發明后很快就應用於航海。世界上最早記載指南針應用於航海導航的文獻是北宋宣和年間（公元1119-1125年）朱所著《萍洲可談》（成書略晚於《夢溪筆談》），朱之父朱服於1094-1102年任廣州高級官員，他追隨其父在廣州住過很長時間。該書記錄了他在廣州時的見聞。當時的廣州是我國和海外通商的大港口，有管理海船的市舶司，有供海外商人居留的蕃坊，航海事業相當發達。《萍洲可談》記載著廣州蕃坊、市舶等許多情況，記載了中國海船上航海很有經驗的水手。他們善於辨別海上方向：“舟師識地理，夜則觀星，晝則觀日，陰晦則觀指南針。”“識地理”，是表明當時舟師已能掌握在海上確定海船位置的方法。說明漢族勞動人民在航海中已經知道使用指南針了。這是全世界航海史上使用指南針的最早記載，漢族勞動人民首創的這種儀器導航方法，是航海技術的重大革新。指南針應用於航海並不排斥天文導航，二者可配合使用，這更能促進航海天文知識的進步。

中國使用指南針導航不久，就被阿拉伯海船採取，並經阿拉伯人把這一偉大發明傳到歐洲。恩格斯在《自然辯證法》中指出，"磁針從阿拉伯人傳至歐洲人手中在1180年左右"。1180年是我國南宋孝宗淳熙七年。中國人首先將指南針應用於航海比歐洲人至少早80年。

北宋著名科學家沈括(《夢溪筆談》著者)，在製作和應用指南針的科學實踐中發現了磁偏角的存在。他精闢地指出，這是因為地球上的磁極不正好在南北兩極的緣故。指南針及磁偏角理論在遠洋航行中發揮了巨大的作用，使人們獲得了全天候航行的能力，人類第一次得到了在茫茫大海中航行的自由。從此開闢了許多新的航線，縮短了航程，加速了航運的發展，促進了各國人民之間的文化交流與貿易往來。指南針對航海事業的重要意義怎麼說也不為過。李約瑟說：“你們的祖先在航海方面遠比我們的祖先來得先進。中國遠在歐洲之前懂得用前後帆的系統御風而行，或許就是這個原因，在中國航海史上從未用過多槳奴隸船。”

航海羅盤到現代陀螺航海羅盤，發展了整整幾千年。大部分船隻都是使用陀螺航海羅盤。現代陀螺羅經由主羅經和附屬儀器兩部分組成。現代陀螺羅經向著尺寸小、重量輕、使用壽命長、維修方便、操作簡便並能適用於大、中、小型船舶的趨勢發展。它的靈敏部分一般都製成密封球形，並用特製的液體支承以提高其精確度和可靠性。無論其在惡劣環境條件下的可靠性，還是其精度程度，都遠非當年的指南針所能比了。

大約在公元前1世紀，中國的巫師用一個按北斗七星的形狀用磁鐵礦作成的勺子，放在一個光滑的銅天盤上指示北極。到約公元1090年，中國的領航員，在陰天用漂在水上的指南針指示方向。歐洲到11世紀才學會製造指南針。公元1190年，義大利領航員已開始用一碗水漂起一顆鐵針，用磁鐵礦或天然磁石使鐵針磁化，根據鐵針偏轉的方向來檢查他們對方向的估計是否正確。到約1250年，這種東西已發展成為航海羅盤。航海羅盤由一個裝在玻璃盒子里的刻度和安在支軸上的一顆處於平衡狀態的針組成。它在白天指示水平方向，在夜晚被置於有燈光照明的羅經櫃內指南針是初級階段的磁羅經，用於航海的指南針又稱羅盤。14世紀初，義大利人喬亞首先把用紙做成的方向刻度盤和磁針連接在一起傳動。這是磁羅經發展過程中的一次飛躍。從此船舶變向就不必再用手轉動羅盤了。16世紀義大利人卡爾登製成平衡環，使磁羅經在船舶搖晃中也能保持水平。

陀螺羅經又稱電羅經，是一種提供真北基準的指向儀器。它是根據法國學者傅科1852年提出的利用陀螺儀作為指向儀器的原理而製造的。德國人安許茨於1908年，英國人布朗於1916年分別以他的姓氏全名的羅經，布朗羅經又發展為阿馬-布朗羅經。陀螺羅盤有兩個優點：既不因接近金屬而偏轉，又指向直北而非磁北。最優良的羅經是美國人斯派里1911年在“德拉威”號船上度驗證明非常成協，很快就被美國海軍採用。

現今用在船上的選擇還多了電子陀螺儀。

航海羅盤作為一種指向儀器，在我國古代軍事上，生產上，日常生活上，地形測量上，尤其在航海事業上，都起過重要的作用。

我國古代航海業相當發達。秦漢時期，就已經同朝鮮、日本有了海上往來；到隋唐五代，這種交往已經相當頻繁。而且同阿拉伯各國之間的貿易關係也已經很密切。到了宋代，這種海上交通更得到進一步的發展。中國龐大的商船隊經常往返於南太平洋和印度洋的航線上。海上交通的迅速發展和擴大，是和航海羅盤在航海上的應用分不開的。在航海羅盤用於航海之前，海上航行只能依據日月星辰來定位，一遇陰晦天氣，就束手無策。唐文宗開成三年(公元838年)，日本和尚圓仁來中國求法，後來寫有《入唐求法巡禮行記》一文，描述了在海上遇到陰雨天氣的時候混亂而艱辛的情景：當時，海船的航向無法辨認，大家七嘴八舌，有的說向北行，有的說向西北行，幸好碰到一個波綠海淺的地方，但是也不知道離陸地有多遠，最後只好沉石停船等待天晴。

而在航海羅盤用於航海之後，不論天氣陰晴，航向都可辨認。史籍中最早記載到航海羅盤用於航海的是在北宋。朱彧(yù)在他的《萍洲可談》一書中評述了當時廣州航海業興旺的盛況，同時也記述了中國海船在海上航行的情形，說道：“舟師識地理，夜則觀星，晝則觀日，陰晦觀航海羅盤。”這時海上航行還只是在日月星辰見不到的日子裡才用航海羅盤，這是由於人們對靠日月星辰來定位有一千多年的經驗，而對航海羅盤的使用還不很熟練。隨著航海羅盤在海上航行的不斷應用，人們對它的依賴也與日俱增，並且有專人看管。南宋吳自牧在他所寫的《夢粱錄》中說道：“風雨冥晦時，惟憑針盤而行，乃火長掌之，毫釐不敢差誤，蓋一舟人命所系也。”由此也可以看出航海羅盤在航海中的地位和作用。到了元代，航海羅盤一躍而成海上指航的最重要儀器了，不論冥晦陰晴，都利用航海羅盤來指航。

而且這時海上航行還專門編製出羅盤針路，船行到什麼地方，採用什麼針位，一路航線都一一標識明白。元代的《海道經》和《大元海運記》里都有關於羅盤針路的記載。元代周達觀寫的《真臘風土記》里，除了描述海上見聞外，還寫到海船從溫州開航，“行丁未針”。這是由於南洋各國在中國南部，所以海船從溫州出發要用南向偏西的丁未針位。明初航海家鄭和“七下西本洋”，擴大了中國的對外貿易，促進了東西方的經濟和文化交流，加強了中國的國際政治影響，增進了中國同世界各民族的友誼，作出了卓越的貢獻。他這樣大規模的遠海航行之所以安全無虞，端賴航海羅盤的忠實指航。鄭和的巨艦，從江蘇劉家港出發到蘇門答臘北端，沿途航線都標有羅盤針路，在蘇門答臘之後的航程中，又用羅盤針路和牽星術相輔而行。航海羅盤為鄭和開闢中國到東非航線提供了可靠的保證。

就世界範圍來說，航海羅盤在航海上的應用，導致了以後哥倫布(約1451－1506)對美洲大陸的發現和麥哲侖(約1480－1521)的環球航行。這大大加速了世界經濟發展的進程，為資本主義的發展提供了必不可少的前提。