나침반의 조상 - 신안
나침반의 조상은 전국시대쯤에 등장했다. 천연자석으로 만들어졌습니다. 바닥이 둥근 숟가락처럼 보이며 매끄러운 "땅"에 놓고 균형을 유지할 수 있으며 자유롭게 회전할 수 있습니다. 가만히 있을 때는 숟가락 손잡이가 남쪽을 향하게 됩니다. 고대인들은 그것을 "신안"이라고 불렀고 당시 "한 비자"라는 책에는 "왕이 신안을 설립하여 낮과 밤을 끝내었다"고 말했습니다. "단자 오시"는 네 방향을 만들고 방향을 결정한다는 의미입니다. "Guiguzi"는 Si Nan의 사용을 기록합니다. Zheng 사람들은 길을 잃지 않도록 옥을 선택할 때 Si Nan을 데리고갔습니다.
춘추시대에는 경도가 5~7도인 연옥과 경옥을 다양한 형태의 기구로 조각할 수 있게 되었고, 따라서 경도가 5.5~6.5도에 불과한 천연자석이 탄생하게 되었다. 신안으로도 만들 수 있습니다. 동한 왕총(王宗)은 『운행』(諸興)에 신안의 형상과 사용법을 명확하게 기록하고 있다. 신안은 천연자석을 통째로 사용하여 숟가락 모양을 만듭니다. 숟가락의 손잡이는 기둥을 의미하며, 숟가락 전체의 무게 중심은 숟가락 바닥의 중앙에 정확히 위치합니다. 바깥쪽은 사각형이고 안쪽은 둥근 매끄러운 땅입니다. 줄기와 가지가 4차원으로 되어 있어 24방향을 이룹니다. 이러한 디자인은 고대인들이 자연의 자기와 관련된 많은 현상을 주의 깊게 관찰하고 많은 지식과 경험을 축적한 후 오랜 연구 끝에 완성되었습니다. 신안의 출현은 자석의 극성에 대한 사람들의 이해를 실제적으로 적용한 것입니다.
그러나 신안 역시 단점이 많다. 천연자석은 구하기 어렵고, 가공 시 충격과 열로 인해 자력이 손실되기 쉽다. 따라서 신안의 자력은 상대적으로 약하고 지면과의 접촉이 매우 매끄러워야 합니다. 그렇지 않으면 과도한 회전 마찰 저항으로 인해 회전이 어려워 기대되는 유도 효과를 얻을 수 없습니다. 게다가 신안은 일정한 크기와 무게를 갖고 있어 휴대하기가 매우 불편하다. 이것이 오랫동안 신안이 널리 사용되지 못한 주된 이유일 것이다.
시난은 청동판과 천연자석으로 만든 자석숟가락으로 구성돼 있으며, 청동판에 24방향이 새겨져 있다. 자석숟가락은 접시 중앙에 원형으로 놓여 있다. , 숟가락 꼬리가 남쪽을 가리킨다.
나침반의 발명
고대에는 얇은 쇠잎을 물고기 모양으로 자르는 경우가 많았는데, 물고기의 배는 작은 배처럼 약간 오목하게 생겼다. 자화되어 물 위에 떠서 북쪽을 안내할 수 있다. 당시에는 게임으로 사용되었습니다. 동진(Eastern Jin)의 최보(Cui Bao)는 『고금 주석』에서 이 '안내 물고기'를 언급했습니다.
북송시대 증공량이 『오경종요』에 안내어를 만들고 사용하는 방법을 기록하고 있다. 머리와 꼬리는 생선처럼 날카롭다. 숯불에 넣고 태워서 생선이 빨갛게 익을 때까지 기다린 다음 쇠칼로 생선 머리를 불에서 꺼낸 뒤 꼬리를 하위 위치 바로 맞은편에 놓고 담근다. 물통에 넣고 마지막 몇 점이 없어지면 멈추고 사용시 비밀 용기에 모아서 물그릇을 바람에 맞서 평평하게 놓으면 물고기가 물 표면에 떠오릅니다. 머리는 항상 정오를 향하고 있다. "지구의 자기장을 이용해 철판을 자화시키는 인공자화 방식이다. 즉, 붉게 달궈진 쇠조각을 자오선 방향으로 놓는 것이다. 붉게 달궈진 철판 내부의 분자는 상대적으로 활성 상태에 있어 철 분자가 지구 자기장의 방향을 따라 정렬되어 자화를 달성합니다. 이 배열은 물에 담가서 빠르게 고정할 수 있으며, 물고기 꼬리를 약간 아래쪽으로 기울이면 자화 정도를 높일 수 있습니다. 인공자화 방식의 발명은 나침반의 응용과 발전에 큰 역할을 했다. 이는 자기와 지자기의 발달사에 있어서 중요한 사건이기도 하다. 북송 왕조의 신궈(Shen Kuo)는 "몽희비담(Mengxi Bi Tan)"에서 또 다른 인공 자화 방법을 언급했습니다. "방족(Fang family)은 자석으로 바늘을 문지르며 바늘을 안내할 수 있었습니다. 신궈(Shen Kuo)에 따르면 당시 기술자들은 자석을 사용했습니다." 바늘을 문지르면 바늘을 자석으로 만들 수 있습니다. 현재의 관점에서는 자연자석의 자기장을 이용하여 쇠침 내부의 자구 배열이 일정한 방향을 향하도록 하여 쇠침이 자성을 나타내도록 하는 방식이다. 이 방식은 지자기 방식보다 간단하고, 지자기 방식보다 자화 효과가 더 좋다. 마찰 방식의 발명은 세계에서 가장 먼저 이뤄졌을 뿐만 아니라, 실용 가치가 있는 자기 포인팅 장치가 등장할 수 있는 여건을 조성했다.
심궈는 <맹희비탄>의 부담에서도 마찰에 의해 자화할 때 발생하는 다양한 현상에 대해 이야기하기도 했다. , 그리고 일부는 북쪽을 가리킬 것입니다. 돌에 대한 두려움의 본질은 동일하지 않습니다. 북쪽과 남쪽은 반대이므로 차이가 있어야하지만 깊이 연구하지 않았습니다. "라는 의미입니다. 자석으로 바늘을 바느질하면 바늘 끝이 북쪽을 가리킬 때도 있고, 북쪽을 가리킬 때도 있습니다. 현재의 관점에서 볼 때 자석은 N극과 S극 두 개를 가지고 있습니다. 자화되면 재봉 바늘 끝의 방향이 다르고 자화 후 방향도 달라집니다. 그러나 심궈는 이 사실을 몰랐고, 이 현상을 진정으로 기록했으며, 그것에 대해 깊이 생각하지 않았다고 솔직하게 인정했다. 나는 미래 세대가 이 문제를 더 깊이 탐구할 수 있기를 바랍니다.
자침 설치 방법에 대해 Shen Kuo는 다음 네 가지 방법을 소개했습니다.
1. 물 부양 방법 - 자침에 몇 개의 돌을 넣고 물 위에 띄우면 됩니다. 방향을 나타냅니다.
2. 그릇 입술 회전 방법 - 자석 바늘을 그릇 가장자리에 대면 자석 바늘이 회전하여 방향을 표시할 수 있습니다.
3. 손톱 회전 방법 - 손톱 표면이 매끄러우므로 자석 바늘을 손톱에 대고 자유롭게 회전하여 방향을 표시할 수 있습니다.
4. 철사 걸기 방법 - 자침 중앙에 왁스를 바르고 실크 조각을 붙인 후 바람이 없는 곳에 걸어 방향을 표시합니다.
심궈도 네 가지 방법을 비교하면서 물부양법의 가장 큰 단점은 수면이 쉽게 흔들리고 측정 결과에 영향을 미친다는 점을 지적했다. 그릇 입술 비틀기 방식과 손톱 비틀기 방식은 마찰력이 낮아 회전이 매우 유연하지만 떨어지기 쉽다. Shen Kuo는 스레드 매다는 방식이 이상적이고 실용적인 방식이라고 높이 평가했습니다. 실제로 Shen Kuo가 지적한 네 가지 방법은 지금까지 나침반 장치의 두 가지 주요 시스템인 물침과 건침을 요약한 것입니다.
'맹희비탄'은 심궈(1031-1095)가 쓴 고대 중국 과학기술에 관한 작품으로, 자기와 나침반에 관한 몇 가지 문제를 이야기합니다.
남송의 진위안량(陳源亮)은 『시린광기』에서 또 다른 종류의 안내어와 안내거북의 제작방법을 소개했다. 이런 종류의 안내 물고기는 "오경종야오(Wu Jing Zong Yao)"라는 책에 기록된 것과는 다릅니다. 나무를 물고기 모양으로 조각한 것으로, 나무 물고기의 뱃속에 천연 자석이 끼워져 있습니다. 자석의 S극이 물고기 머리를 향하고, 왁스로 제작되어 밀봉한 후 바늘을 물고기의 입에 꽂아 가이드 물고기로 만듭니다. 물바늘의 일종이기도 한 피시 헤드 가이드로 물 위에 띄워보세요.
가이드 터틀은 당시 유행했던 새로운 장치로, 나무로 조각한 거북이의 복부 내부에 천연 자석을 넣고, 나무 거북이의 복부 아래에 작은 매끄러운 구멍을 파고, 나무 거북의 윗부분을 자유롭게 회전할 수 있는 고정된 대나무 못 위에 올려 놓습니다. 받침점의 마찰이 거의 없기 때문에 나무거북은 가이드를 자유롭게 회전시킬 수 있습니다. 당시에는 탐색용으로 사용되지 않고 환상용으로 사용되었습니다. 그러나 이것은 나중에 나타날 건식 나침반의 전조였습니다.
안내거북은 늦어도 1325년에 발명되었습니다. 나무블록은 거북이 모양으로 조각되어 있으며, 거북이의 복부 중앙에 자석이 박혀 있다. 나무거북은 쉴 때 머리와 꼬리가 북쪽을 향하도록 뾰족한 수직 지지대 위에 올려져 있다. 그리고 남쪽.
나침반 위치 지정
나침반 외에도 방향을 결정하려면 방위각 디스크도 필요합니다. 나침반이 처음 사용되었을 때는 고정된 방위각 디스크가 없었을 수 있으며, 방향을 측정해야 하는 필요성으로 인해 자침과 방위각 디스크가 통합된 나침반이 등장했습니다. 나침반에는 나침반, 수중 나침반, 건식 나침반이 포함됩니다.
방위각 원반은 여전히 24개 방향을 갖고 있지만 원반 모양은 정사각형에서 원형으로 진화했습니다. 이런 식으로 방위각 디스크에 있는 자침의 위치만 봐도 방향을 알 수 있습니다. 남송시대 증산이(曾sanyi)는 『음화록』에 이와 관련된 문서를 기록했다. 문헌에 언급된 '지구 달팽이'는 나침반 원반이기도 한 지구 달팽이이다. 자기 편각에 대한 지식은 문헌의 나침반에 적용되었습니다. 이런 종류의 나침반에는 자오선(지구 자기장의 북극과 남극 방향을 결정하는 자침)뿐만 아니라 자오선(그림자가 결정하는 지리적 북극과 남극의 방향)도 있습니다. 태양의) 이 두 방향 사이의 각도는 자기 편향 혼입니다.
원반 주위에는 24방향이 새겨져 있고, 그 안에 물이 들어있고, 자침이 등잔디를 가로지르며 물 위에 떠 있다.
이제 사람들은 지구의 두 자극이 지리적으로 북극과 남극에 가깝지만 서로 일치하지 않는다는 사실을 알고 있다. 자침은 지리적인 북극과 남극이 아닌 지구의 자기극을 가리키게 됩니다. 이런 식으로 자침은 진남이나 진북 방향을 가리키지 않고 약간씩 벗어나게 됩니다. 그리고 지구는 대략 구형이기 때문에 자침은 자극을 향할 때 아래쪽으로 기울어져야 하는데, 수평방향과 각도가 있는데, 이 각도를 자기경사각이라고 합니다. 자기 편각과 자기 경사는 위치에 따라 다릅니다. 북송시대에 쓰여진 《오경종요》에서는 지자기법을 이용하여 나침반을 만드는 것을 이야기할 때 자기경사 이용에 주목하였다. Shen Kuo는 "Mengxi Bi Tan"에서 나침반이 완전한 안내자가 아니며 종종 약간 동쪽으로 벗어난다고 언급했습니다. 자기편차의 존재가 지적되고 있다. 자기 편각과 자기 경사의 발견으로 나침반 지점이 더욱 정확해졌습니다.
자기적 특성의 응용
나침반은 발명되자마자 군사, 생산, 일상생활, 지형측량, 특히 항법 등 다양한 분야에 빠르게 응용되었습니다. 항해에 나침반을 적용하는 것은 점진적인 발전 과정을 가지고 있습니다.
『멍희비탄』보다 조금 늦게 쓰여진 『평주과탄』에는 “선장은 지리를 알고, 밤에는 별을 관찰하고, 낮에는 태양을 관찰하고, 어둠 속에서 나침반을 관찰한다”고 기록되어 있다. 나침반을 사용한 최초의 기록이다. 당시 기사에서는 해와 달과 별이 보이지 않을 때만 나침반을 사용했다고 지적합니다. 나침반을 처음 사용할 당시에는 사용자가 아직 능숙하지 않았음을 알 수 있습니다. 20여년 후 서정(徐景)의 『선허사신도감』에도 비슷한 기록이 있다. " 원나라 때 나침반은 바다 항해에 가장 중요한 도구가 되었습니다. 날씨가 맑든 흐리든 상관없이 나침반을 사용하여 길을 찾았습니다. 우리는 또한 "바늘 경로"라고 불리는 나침반 내비게이션을 사용하여 다양한 내비게이션 위치에서 나침반 바늘 위치에 대한 다이어그램을 작성했습니다. 배가 특정 장소로 항해할 때 바늘 위치와 방향이 길을 따라 명확하게 표시되어 항해의 기초가 됩니다.
나침반의 발명은 고대 선조들이 자기 현상을 관찰하고 연구한 결과이다. 고대인들은 자기현상을 관찰하고 연구하는 과정에서 자기의 성질을 더욱 이해하고 이러한 성질을 더 응용하려고 노력하였다. 전설에 따르면 진시황이 아방궁을 지을 때 궁전 문 중 하나가 자석으로 만들어졌다고 합니다. 암살자가 칼을 들고 지나가면 그 자리에서 경비병에게 빨려들어가게 됩니다. 『진서(晉書) 마롱전』에는 마롱이 서쪽으로 간쑤(甘肅)와 산시(陝西) 지역으로 군대를 이끌고 적군이 통과해야 할 좁은 길 양쪽에 자석을 쌓아 두었다고 기록되어 있다. 철갑옷을 입은 적군들이 지나갈 때, 그들은 굳건히 빨려들어 움직일 수 없었다. 말론의 병사들은 코뿔소 갑옷을 입고 있어서 자석의 영향을 받지 않고 자유롭게 움직일 수 있었다. 적은 그것을 마법무기라고 생각하고 싸우지도 않고 퇴각했다. 동한시대의 '외물연대기'에는 남중국해 섬 주변에 자석이 있는 암초와 떼가 있다고 기록되어 있는데, 자석은 종종 '철잎으로 둘러싸인' 배를 끌어당겨 탈출을 어렵게 만든다.
위진(魏晉)·남북조(南朝代) 때 우리 조상들은 자석의 성질에 대해 많은 이해를 갖고 있었다. 당시 시인 조지(曹治)도 그의 야망시에서 “자석은 쇠를 끌어당기나 금은 연결되지 않는다”라는 문장을 사용했다. 그는 자석의 성질도 이해하고 있음을 알 수 있다. 남북조 양(梁)나라의 도홍정(道洪景)은 『명의비록』에서 자기측정법을 제시했는데, 남쪽에서 나오는 우수한 자석은 자력이 강하여 쇠침 3~4개를 끌어당길 수 있다고 지적했다. , 여러 개의 바늘이 자석의 끝에서 끝까지 매달려 있습니다. 더 강한 자력을 가진 자석은 10개 이상의 쇠바늘과 심지어 1~2파운드의 칼도 끌어당길 수 있습니다. 타오홍징(Tao Hongjing)은 자기가 강자와 약자로 나누어진다고 제안했을 뿐만 아니라 측정 방법도 지적했습니다. 이것은 아마도 세계 최초의 자기 측정 기록일 것입니다.
우리 조상들의 자석 특성에 대한 연구와 이해가 나침반 발명과 발전의 기초가 되었습니다