指南針的發明及使用

指南針起源于中國，但在中世紀傳入歐洲后才有了進一步的發展并在不同領域得到應用。

指南針的歷史不可避免地與磁鐵聯系在一起。幾千年前人類就發現了磁的存在，當時他們注意到了某種巖石—磁石的不尋常的特性。磁鐵礦中含有大量的磁石，是一種氧化鐵混合物，即天然的磁鐵。根據羅馬作家普林尼（公元62～113年）的記載，一個名叫馬格納斯的牧羊人注意到自己趕羊用的牧杖的鐵質頂端會被某些巖石粘住，因此有了磁石的發現。

地球本身就是一個巨大的磁體，由熔融態的鐵和鎳組成的地球外核上有電流及對流存在，從而產生了磁場。就像一個簡單的磁條，地球的磁場也有兩極——北極和南極。把一個磁條放在撒滿鐵屑的紙上，鐵屑會沿著由兩極輻射出的磁力線分布。一個磁化的物體，例如磁石、指南針指針，也會像鐵屑那樣調整自己的指向，使其與磁力線的指向保持一致。

大事記

1世紀 司南（天然磁石）被發明

8世紀 鐵制指南針指針被發明

11世紀 維京人在航海中使用了羅盤

1250年 歐洲水手使用便攜式羅盤

1269年 羅盤刻度盤被發明

公元1世紀，中國人把磁石應用在叫作“司南”的裝置中，主要用來看風水。在這個裝置里，磁石被雕刻成勺子的形狀，擺放在一個表面經過磨光的底盤上，會使自身指向南北軸向。底盤上通常刻方向（東、西、南、北）、星座的分布及占卜用的符號。在公元83年，中國哲學家王充對這種裝置進行了記載，但沒有提到它在航海上的應用。

在8世紀，中國人用磁化了的鐵針代替原先司南中的磁石。這種磁針是通過將鐵針順著磁性極好的磁石的磁軸放置磁化后獲得的。1086年中國科學家沈括（1031～1095年）在他的《夢溪筆談》中明確提到了一種專用于航海的磁羅盤。到了1117年，北宋朱彧寫的《萍洲可談》描述了指南針在海上的使用。然而直到歐洲人探險時代開始后，羅盤才被做成精密的航海輔助設備。

鑒于遠東地區進行的大量革新，羅盤很可能是由阿拉伯人傳入西方的。在此之前，歐洲的旅行者們利用太陽或北極星來辨別南北方向。盡管他們能通過這種天文方法來獲得比較精確的定位，但這只有在天氣晴朗時才能進行——不時出現的壞天氣經常嚴重影響航海活動并導致災難性的后果。

11世紀時，維京人可能利用羅盤航行于北歐沿岸，但是第一個關于磁羅盤的記載來自《對于萬物的思考》一書中，這本書由英國學者、牧師亞歷山大·尼克曼撰寫，出版于1180年。

歐洲早期的羅盤將一個磁化的指針垂直插在一根麥稈中，再使這根麥稈豎直漂浮在裝有水的碟子里。這樣的裝置在一定程度上能指示準確的方向，但在旅行中攜帶它極不方便。到了1250年，指針被裝在了一個樞軸上，它的上方是一張標有主要方向的圓形卡片，在指針的帶動下能一起旋轉。

1269年，法國科學家皮特魯斯·佩里格里納斯第一次解釋了磁鐵（因此也包括了羅盤）的工作原理。他描述了磁極，并發明了羅盤刻度盤，使指針能用“度”來指示方向。

對羅盤進一步改進的技術包括將指針與刻度盤放置在一個盒子中。早期的這種盒子是用木頭或者象牙等不會對施加在指針上的磁力造成干擾的材料制作的。后期使用的黃銅也是基于這個考慮。在16世紀，船上的羅盤被裝在具有自動校正的軸或支架上，以保證羅盤能夠在顛簸的船上始終保持水平位置。

羅盤迅速成為必不可少的工具。1594年，英國哲學家弗朗西斯·培根（1561～1626年）稱羅盤指針的發明為文明社會最重要的三項進步之一（另外兩項分別是火藥與印刷術）。每年成千上萬的水手將自己的生命托付于一個顫動的小小鐵片，在航行過程中根據它的指示進行操作。后來水手們也逐漸意識到指針并不是永遠準確的，它會受到來自附近物體，特別是鐵制品的干擾。航海羅盤還會受到大陸的影響，當進行東西方向的航行時，航海人員知道必須做出適當的方位補償來抵消一種稱為“磁偏離”現象所造成的影響。