Aplicación de la brújula
La invención de la brújula es el resultado de la comprensión a largo plazo del magnetismo de los objetos por parte de los trabajadores de nuestro país. Gracias al trabajo de producción, la gente entró en contacto con la magnetita y empezó a comprender su magnetismo. Se descubrió por primera vez la propiedad de los imanes de atraer el hierro. Posteriormente se descubrió la directividad de los imanes. Después de muchos experimentos e investigaciones, finalmente se inventó una brújula práctica.
El descubrimiento de los fenómenos magnéticos
En el período anterior a Qin, nuestros antepasados ya habían acumulado mucho conocimiento en esta área. Al explorar el mineral de hierro, a menudo se topaban con magnetita. es, Magnetita (compuesta principalmente de óxido de hierro). Estos hallazgos han sido documentados durante mucho tiempo. Estos descubrimientos se registraron por primera vez en varios artículos de "Guanzi": "Hay imanes en la montaña y oro y cobre debajo". Hay registros similares en otros libros antiguos, como "El Clásico de las Montañas y los Mares". Las propiedades de los imanes para atraer el hierro se han descubierto desde hace mucho tiempo. El capítulo principal de nueve volúmenes de "Lu's Spring and Autumn Annals" contiene: "La bondad atrae el hierro, o lo atrae". En ese momento, la gente llamaba "magnetismo" "bondad". . Creen que la atracción del imán por el hierro es la atracción de una madre amorosa hacia su hijo. También cree: "La piedra es la madre del hierro, pero hay dos tipos de piedras: las buenas y las no buenas. La bondad puede atraer a sus hijos, pero la bondad no puede".
Antes de la dinastía Han, la gente Escribió imanes como "Guanyin Stone", que significa amor por las piedras.
Dado que los imanes pueden atraer el hierro, ¿pueden atraer otros metales? Nuestros antepasados hicieron muchos intentos y descubrieron que los imanes no sólo no pueden atraer oro, plata, cobre y otros metales, sino que tampoco pueden atraer ladrillos y tejas. Durante la dinastía Han Occidental, la gente se dio cuenta de que los imanes sólo podían atraer el hierro y no otros objetos.
Cuando dos imanes se juntan y están cerca uno del otro, unas veces se atraen y otras se repelen. Ahora toda la gente sabe que los imanes tienen dos polos, uno se llama polo N y el otro se llama polo S. El mismo sexo repele, el sexo opuesto atrae. La gente no lo sabía en ese momento, pero aún así podían percibirlo.
Durante la dinastía Han Occidental, hubo un alquimista llamado Luan Da. Usó esta propiedad de los imanes para crear algo que parecía dos piezas de ajedrez. Al ajustar la polaridad de las dos piezas entre sí, a veces las dos piezas se atraen y otras se repelen. Luan Da lo llamó "ajedrez de lucha". Dedicó esta novela al emperador Wu de la dinastía Han y la demostró en vivo. El emperador Wu de la dinastía Han estaba sorprendido y feliz. Fue nombrado "General de las Cinco Bendiciones". Luan utilizó vigorosamente las propiedades de los imanes para crear cosas novedosas para engañar al emperador Wu de la dinastía Han.
La Tierra también es un gran imán, con sus dos polos cerca del polo sur geográfico y del polo norte geográfico respectivamente. Por lo tanto, cuando los imanes en la superficie de la Tierra tienen libertad para girar, representarán el norte y el sur debido a la naturaleza de los imanes con polaridades similares que se repelen y polaridades opuestas que se atraen. Los antiguos no entendían esta verdad, pero eran muy conscientes de este fenómeno.
El antepasado de la brújula - Sina
El antepasado de la brújula apareció en el Período de los Reinos Combatientes. Está elaborado a partir de imanes naturales. Parece una cuchara de fondo redondo que se puede equilibrar sobre un "campo" liso y girar libremente. Cuando esté en reposo, el mango de la cuchara apuntará hacia el sur. Los antiguos lo llamaban "Si Nan". En el libro "Han Feizi" de esa época, estaba escrito: "Wang Li Si Nan se tomó el tiempo primero". "Tarde o temprano" significa cuadrado, este. "Guiguzi" registra el uso de Sina. La gente de Zheng se llevaba a Sina con ellos cuando recogían jade para asegurarse de que no se perdieran.
En el período de primavera y otoño, la gente podía pulir nefrita y jadeíta con una dureza de 5 a 7 grados en varias formas. Por lo tanto, también se podían usar imanes naturales con una dureza de solo 5,5 a 6,5 grados. hacer sinán. Wang Chong de la dinastía Han del Este dejó un registro claro de la forma y el uso de Si Nan en su libro "Lunheng". Sina está hecho de una pieza entera de imán natural después de una cuidadosa consideración. El mango de la cuchara está guiado por un poste, de modo que el centro de gravedad de toda la cuchara cae exactamente en el centro del fondo de la cuchara. un lugar liso, rodeado por un tallo y ramas de cuatro dimensiones, sintetizando 24 direcciones. Este diseño se completó después de una larga investigación por parte de los antiguos después de observar cuidadosamente muchos fenómenos relacionados con el magnetismo en la naturaleza y acumular una gran cantidad de conocimiento y experiencia. El surgimiento de Sina es una aplicación práctica de la comprensión que tiene la gente sobre la polaridad de los dedos magnéticos. Sin embargo, Sina también tiene muchos defectos. Los imanes naturales son difíciles de encontrar y tienden a perder magnetismo debido a los golpes y al calor durante el procesamiento. Por lo tanto, el magnetismo de Sina es relativamente débil y el contacto con el sitio debe ser muy suave; de lo contrario, será difícil girar debido a demasiada resistencia a la fricción y no se logrará el efecto de guía esperado. Además, Sina tiene cierto tamaño y peso, lo que lo hace incómodo de transportar. Esta puede ser la razón principal por la que Sina no se ha utilizado ampliamente durante mucho tiempo.
Sina está formada por un disco de bronce y una cuchara magnética fabricada con imanes naturales. La placa de bronce está grabada con 24 direcciones y la cuchara magnética se coloca en la superficie circular central de la placa. Cuando está en reposo, la cola de la cuchara apunta hacia el sur.
La invención de la brújula
En la antigüedad, la gente solía cortar finas hojas de hierro en forma de pez. El vientre del pez era ligeramente cóncavo, como un pequeño barco. Después de ser magnetizado, flota en el agua y puede guiarse hacia el norte. En aquella época se utilizaba como juego. Cui Bao, de la dinastía Jin del Este, mencionó una vez este tipo de "pez guía" en "Notas antiguas y modernas".
Zeng Gongliang de la dinastía Song del Norte registró los métodos de producción y uso del pez guía en la "Teoría general de los cinco clásicos": "Córtalo con una fina hoja de hierro, de cinco centímetros de largo y cinco minutos de ancho. , con la cabeza y la cola como la punta de un pescado. Quemalo al fuego de carbón.
En Hou Tongchi, use un wok de hierro y pescado en una olla de hierro como primer fuego, con la cola recta, sumérjalo en la palangana y use el recipiente secreto para detenerlo. Al usarlo, coloque el recipiente de agua en un lugar plano sin viento, los peces flotarán en el agua y su primera dirección siempre será el mediodía. "Este es un método de magnetización artificial que utiliza el campo magnético de la Tierra para magnetizar láminas de hierro. Es decir, coloca láminas de hierro al rojo vivo en la dirección del meridiano. Las moléculas dentro de las láminas de hierro calientes están en un estado relativamente activo, lo que hace que las moléculas de hierro para moverse a lo largo del campo magnético de la tierra. La dirección del pez está dispuesta para lograr el propósito de la magnetización. Esta disposición se puede arreglar rápidamente sumergiéndolo en agua, y el grado de magnetización se puede aumentar inclinando la cola del pez ligeramente hacia abajo. La invención del método de magnetización artificial jugó un papel en la aplicación y desarrollo de la brújula. Este es también un acontecimiento importante en la historia del magnetismo y el geomagnetismo. Shen Kuo de la dinastía Song del Norte mencionó otro método de magnetización artificial. "Bi Tan de Meng Qian": "La familia Fang puede usar imanes como guía. "Según Shen Kuo, los técnicos de esa época usaban imanes para frotar las agujas de coser y hacerlas magnéticas. De ahora en adelante, este es un método que utiliza el campo magnético de los imanes naturales para hacer que la disposición de los dominios magnéticos en la aguja de acero tienda en una determinada dirección, por lo tanto Un método para hacer que las agujas de acero sean magnéticas. Este método es más simple que el método geomagnético y el efecto de magnetización es mejor que el método geomagnético. La invención del método de fricción no solo es la más antigua del mundo, sino que también también crea las condiciones para el surgimiento de instrumentos prácticos de señalización magnética.
Shen Kuo también habló sobre varios fenómenos en el proceso de magnetización por fricción en "Charlas escritas de Meng Qian · Charlas complementarias": "Si los imanes se usan ojo por ojo. , serán agudos y generales. Algunas personas señalan hacia el norte y no le temen a las piedras... Al contrario, debería haber diferencias entre el norte y el sur, lo cual no se ha estudiado en profundidad. "Es decir, después de frotar una aguja de coser con un imán, a veces apuntará hacia el norte. De ahora en adelante, todos los imanes tienen dos polos magnéticos, N y S. Cuando se magnetiza, la aguja de coser mira en direcciones diferentes, por lo que la La dirección después de la magnetización es diferente, pero Shen Kuo no sabía esta verdad. Admitió francamente que no pensó en ello en profundidad.
Shen Kuo introdujo el método de instalación de la aguja magnética. :
1. Agua flotante: coloque algunas mechas en la aguja magnética y déjela flotar en el agua para indicar la dirección.
2. la aguja magnética en el borde del recipiente y la aguja magnética puede girar para indicar la dirección.
3. Método de rotación de la uña: coloque la aguja magnética en la uña. , la aguja magnética puede girar libremente para indicar la dirección.
4. Método de suspensión crepuscular: aplique un poco de cera en el medio de la aguja magnética, pegue un trozo de seda y cuélguela sin viento. lugar para indicar la dirección.
Shen Kuo también comparó los cuatro métodos. Señaló que la mayor desventaja del método de flotación de agua es que la superficie del agua es fácil de agitar, lo que afecta los resultados de la medición. La rotación del labio del cuenco y la rotación de las uñas son flexibles debido a la pequeña fricción, pero se caen fácilmente. Shen Kuo enfatizó que este es un método ideal y práctico. los dos sistemas de dispositivos de brújula hasta ahora: aguja de agua y aguja seca.
"Meng Qian's Bi Tan" fue escrito por Shen Kuo (1031- Un libro sobre la ciencia y la tecnología china antigua escrito en 1095), el El libro habla sobre algunas cuestiones del magnetismo y las brújulas.
En la dinastía Song del Sur, Chen introdujo otro tipo de pez guía, el pez guía, en "Guang Ji". El tipo de pez sin dedos es diferente al registrado en "Wu Jing Tong Lun". Se talla en forma de pez colocando un imán natural en el vientre del pez de madera, con el polo S del imán apuntando hacia el. Después de sellarlo con cera, inserte una aguja en la boca del pez y haga flotar en el agua. Una guía de cabeza de pez también es un tipo de aguja de agua. La tortuga guía era un dispositivo nuevo y popular en ese momento. Imán natural en el abdomen de la tortuga de madera, cave un agujero liso debajo del abdomen de la tortuga de madera, alinéelo y colóquelo en un clavo de bambú puntiagudo, los clavos de bambú se colocan en posición vertical sobre la tabla de madera, de modo que la tortuga de madera. se coloca sobre un punto de apoyo fijo y que gira libremente. Debido a que la fricción en el punto de apoyo es muy pequeña, la tortuga de madera puede girar libremente sobre el riel guía. Pero este fue el precursor de la brújula árida posterior.
La tortuga guía era un bloque de madera tallado en forma de tortuga con un imán incrustado en el centro del vientre de la tortuga. Se coloca sobre un pilar puntiagudo y apunta al norte y al sur respectivamente cuando está estacionario.
Posicionamiento de la brújula
Para determinar la dirección, además de la brújula, también se requiere una brújula. En ese momento, es posible que no haya un disco de azimut fijo con la necesidad de medir el azimut. apareció una brújula con aguja magnética integrada y disco de azimut. La brújula incluye brújula de Feng Shui, brújula de agua y brújula árida.
Todavía hay 24 discos de azimut, pero la superficie del disco ha evolucionado de cuadrada a circular. . De esta manera, la orientación se puede determinar observando la posición de la aguja magnética en la placa de orientación. Durante la dinastía Song del Sur, Zeng Sanyi registró este documento en "Yinhua Lu": "Los caracoles pueden tener agujas de meridianos o tener una puntada entre las agujas de los meridianos". Este es el documento más antiguo sobre brújulas. El "caracol de tierra" mencionado en la literatura es el caracol de tierra, que también es una brújula. En la literatura se ha aplicado el conocimiento de la declinación magnética a las brújulas. Este tipo de brújula no sólo tiene una aguja meridiana (la aguja magnética que determina la dirección de los polos norte y sur del campo magnético terrestre), sino también una aguja meridiana (la dirección geográfica de los polos norte y sur determinada por la dirección del sol). sombra). El ángulo entre estas dos direcciones es la declinación magnética.
Se tallan veinticuatro direcciones alrededor del disco y se llena de agua en su interior. La aguja magnética pasa a través de la hierba de la lámpara y flota en el agua.
Ahora sabemos que los dos polos magnéticos de la Tierra sólo están cerca de los polos geográficos Norte y Sur y no se superponen.
La aguja magnética apunta a los polos magnéticos de la Tierra en lugar de a los polos norte y sur geográficos, por lo que la aguja magnética apunta ligeramente en dirección opuesta a la dirección del sur y del norte verdaderos. Este ángulo se llama declinación magnética. Debido a que la Tierra es casi esférica, la aguja magnética se inclina hacia abajo cuando apunta hacia los polos magnéticos en un ángulo con respecto a la horizontal, lo que se denomina inclinación magnética. Los ángulos de declinación magnética y de inclinación magnética son diferentes en diferentes lugares. "Wu Yao" de la dinastía Song del Norte prestó atención al uso de la inclinación magnética cuando discutió el uso de métodos geomagnéticos para hacer brújulas. Shen Kuo habló sobre la brújula incompleta en "Bi Tan de Meng Qian", que a menudo está ligeramente hacia el este. Se señala la existencia de declinación magnética. El descubrimiento de la declinación magnética y la inclinación magnética hizo que la orientación de la brújula fuera más precisa.
Aplicaciones del Magnetismo
Una vez inventada la brújula, rápidamente se utilizó en diversos aspectos como el militar, la producción, la vida diaria, los levantamientos topográficos, especialmente la navegación. La aplicación de la brújula en la navegación tiene un proceso de desarrollo paulatino. "Zhou Pingke Tan", que es un poco posterior a "Meng Qian's Bi Tan", registra: "El capitán del barco está familiarizado con la geografía, pero observa las estrellas durante la noche, el sol durante el día y la brújula en la oscuridad. "Este es el registro más antiguo del uso de una brújula en la historia de la navegación mundial. Señalar que la brújula sólo debe usarse cuando el sol, la luna y las estrellas no se pueden ver en ese momento, demuestra que la brújula no se usó de manera competente al principio. Más de 20 años después, el "Libro ilustrado de Xuanhe Peak Li Zhigao" de Xu Jing también tuvo un registro similar: "Basta con mirar las estrellas, si están sombrías, use la aguja flotante guía para batir el norte y el sur en el Yuan". Dinastía, la brújula se convirtió en la herramienta más importante para la navegación marítima. Ya sea que esté soleado o nublado, navego con una brújula. También se han compilado diagramas de conexión de la posición de la aguja de la brújula para diferentes ubicaciones de navegación utilizando la navegación con brújula, que se denominan "rutas de la aguja". Cuando un barco viaja a un lugar determinado, la dirección de la posición de la aguja y la ruta a lo largo del camino están claramente marcadas. una guía de navegación.
La invención de la brújula es el resultado de la observación e investigación de los fenómenos magnéticos por parte de los ancestros antiguos. En el proceso de observación y estudio de los fenómenos magnéticos, los ancestros antiguos comprendieron mejor las propiedades del magnetismo y trataron de aplicarlas más. Cuenta la leyenda que cuando Qin Shihuang construyó el Palacio Afang, una de las puertas del palacio estaba hecha de imanes. Si un asesino pasa con una espada, los guardias lo atrapan inmediatamente. Hay muchas más historias como esta. El "Libro de Jin·Biografía de Ma Long" registra que Ma Long condujo a sus tropas hacia el oeste, a Gansu y Shaanxi, y apiló imanes a ambos lados de los senderos intestinales por los que debía pasar el enemigo. Cuando pasaron soldados enemigos con armadura real, fueron succionados firmemente y no pudieron moverse. Los soldados de Malone usan armaduras de rinoceronte, por lo que los imanes no tienen ningún efecto sobre ellos y pueden moverse libremente. El enemigo pensó que el arma mágica se retiraría sin luchar. Las "Crónicas de objetos extranjeros" de la dinastía Han del Este registran que hay algunos arrecifes y bancos de arena alrededor de las islas del Mar de China Meridional que contienen imanes. Los imanes a menudo atraen a los barcos "obstruidos por hojas de hierro", lo que les dificulta navegar.
Durante las dinastías Wei, Jin, Sur y Norte, nuestros antepasados ya tenían muchos conocimientos sobre las propiedades de los imanes. Incluso Cao Zhi, un poeta en ese momento, usó "un imán atrae el hierro, pero el oro no está conectado" en el poema de Jiao Zhi. oración. Se puede ver que también comprende las propiedades de los imanes. Tao Hongjing de la dinastía Liang y las dinastías del Norte y del Sur propuso el método de medición magnética en "Registros de médicos famosos". Señaló que en el Sur se producen excelentes imanes. Tienen un fuerte magnetismo y pueden atraer tres o cuatro agujas de hierro, de modo que se pueden colgar varias agujas de un extremo a otro del imán. Un imán más fuerte puede atraer más de una docena de agujas de hierro e incluso puede contener medio kilo o dos de cuchillos. Tao Hongjing no sólo señaló que el magnetismo es fuerte o débil, sino que también señaló el método de medición. Este puede ser el registro más antiguo del mundo de mediciones magnéticas.
La investigación y la comprensión de las propiedades de los imanes por parte de nuestros antepasados son la base para la invención y el desarrollo de la brújula.