看羅盤識方向

無論牽星術還是六分儀，本質都是依靠日月星辰來導航。這意味著它們都靠天吃飯，一遇到陰雨天就沒轍了。或許你會說“怕什么，等到天氣晴朗再出海不就行了？”等待真能解決問題嗎？讓我們來看看圓仁和尚的遭遇吧。

圓仁是一位日本和尚，一心想去東土大唐取經。在一個風和日麗、適合出海的日子，他搭乘的海船從日本起航去往大唐。誰知天有不測風云，風和日麗變成了陰雨綿綿。看不到日月星辰就無法辨識方向，海船迷失在茫茫大海之中。幸好海船剛好駛入了一處淺海，船長立馬下令停船等待天氣放晴。這段海上歷險的經歷后來被圓仁和尚寫進了《入唐求法巡禮行記》中。

圓仁和尚一行很幸運，在糧盡水絕之前就等到了晴天。讓我們假設一下，如果陰雨持續不斷，糧食和淡水又吃完了，等待他們的命運又將是什么？由此可見，只依靠日月星辰來導航太過于冒險，必須得有其他更可靠的導航方式才行。

指南針：人類航海史上最偉大的發明

早在戰國時候，中國人就利用磁石的指極性，制成了最早的指南針——司南。然而天然磁石的磁性不穩定，容易因為受撞擊或受熱而失效。也是因此，司南導航始終無法推廣。

轉機出現在宋朝。人們發現當鐵片在磁石上磨過后，會沾染上磁性。與天然磁石相比，這種人造磁鐵的磁性比較穩定。于是人造磁鐵便取代了天然磁石，勺狀的司南也進化為魚形的薄鐵片（指南魚）。再后來，指南魚又簡化為更便攜的指南針。只要讓指南針漂浮在清水上，等磁針停止轉動后兩端就會分別指向南北方向。

最早使用指南針進行導航的是北宋海船。朱彧的《萍洲可談》中提到“舟師識地理，夜則觀星，晝則觀日，陰晦觀指南針”。1101年至1103年，朱彧的父親朱服在廣州做知州，朱彧跟隨父親上任，《萍洲可談》記錄了他在廣州的所見所聞。當時廣州是對外通商的大港口，不但有管理海船的市舶司，還有供海外商人居留的蕃坊。由此可以推知，中國人利用指南針進行航海導航的時間不會晚于1103年。這也是人類使用指南針進行導航的首次記錄。無獨有偶，1119年徐競也在《宣和奉使高麗圖經》中寫下使用指南針進行導航的情景：“是夜，洋中不可住，惟視星斗前進，若晦冥，則用指南針，以揆南北。”

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司南

司南由一把勺子和一個地盤兩部分組成。司南勺由整塊磁石制成，磁南極那一頭琢成長柄，圓圓的底部是它的重心。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。司南勺的底部和地盤的圓槽都很光滑，司南勺放進地盤后能靈活地轉動。當它靜止時，長柄總是指向南方，因此被喚作“司南（意為指南）”。司南勺必須搭配地盤使用，所以也叫“羅盤”；指南針從司南發展而來，所以也叫“羅盤針”。

旱羅盤：歐洲人創新精神的體現

1180年前后，阿拉伯商船將指南針傳到了歐洲。歐洲人很有創新精神，孜孜不倦地對指南針進行改良。公元1190年，意大利領航員還在使用一碗清水漂起一根磁針；等到1250年，指南針已經發展成為不需借助于水的浮力就能使用的旱羅盤。旱羅盤由一個盒子和一根磁針組成，盒內有刻度，磁針安在支軸上。平時磁針保持靜止狀態，當船舶轉向時就用手轉動盒子，調整方向。

旱羅盤是真正意義上的航海羅盤，但是歐洲人的創新并未就此停步。14世紀初，意大利人喬亞嘗試把用紙做的方向刻度盤和磁針連接在一起轉動，從此在船舶轉向時再不必用手轉動羅盤了。16世紀時，意大利人卡爾登發明了平衡環，從此在使用羅盤時再不必擔心船舶搖晃了。

指南針傳入歐洲沒多久，歐洲航海家剛為此欣喜，一盆“冷水”就兜頭澆下：這玩意兒不指北！說指南針不指北其實有點兒冤枉，因為它不是不指北，而是不指正北。這是因為磁極北并不在南北兩極，這中間存在磁偏角。

中國人很早就發現了磁偏角現象，北宋科學家沈括的《夢溪筆談》中就曾提到這一問題。中國人雖然發現了磁偏角，卻沒能引起足夠重視。相比之下，歐洲人就很較真，始終在琢磨：究竟偏多少？該糾正多少？1702年，英國人埃德蒙多·哈雷發表了第一幅大西洋磁偏角等值線圖，為磁偏角問題定了規矩。磁偏角是指磁針靜止時，所指的北方與真正北方的夾角。根據規定，磁針指北極N向東偏則磁偏角為正，向西偏則磁偏角為負。這一規定從根本上解決了指南針不指正北的問題。

陀螺羅盤：航海羅盤家族的終極產品

磁偏角的問題才剛解決，歐洲人又開始了新一輪較真：如何才能制造出一種直指正南正北的航海羅盤？

使用磁針的航海羅盤都屬于磁羅盤。磁羅盤天生就有“偏向”，無法滿足歐洲人的這一“奢望”。當船舶制造進入鋼鐵時代后，傳統的磁羅盤又出現了自差現象，即磁針不再指向磁北方向。這是因為磁針除了受到地磁作用外，還受到了鋼鐵在磁場中磁化后所形成的磁場影響。為了解決磁羅盤的自差問題，歐洲人又開始進行創新發明。19世紀70年代，英國物理學家湯姆森發明了具有校正自差作用的羅盤柜。這種新式羅盤柜很快成為英國海軍的標準裝備。早在1852年，法國學者傅科首次提出可以用陀螺儀作為指向儀器的設想。這為羅盤的發展指出了新方向。1908年，德國發明家安許茨根據傅科的原理，制造出了世界上第一臺能用于艦船導航的陀螺羅盤。這種新穎的羅盤需要用到電力，因此又被稱為“電羅盤”。陀螺羅盤既不會因為接近金屬而出現自差，也不會受到磁偏角的影響，是歐洲航海家夢寐以求的“真正指南針”。

陀螺羅盤被發明后，航海家們并沒有喜新厭舊，而是選擇同時安裝兩種羅盤。這樣他們就既不怕磁羅盤出差錯，也不怕陀螺羅盤沒電了。