亥姆霍茲方程

[拼音]:ciluopan

[外文]:magnetic compass

指示方位的一種儀器。簡稱羅盤。在航海、航空方面作導航用。

磁羅盤是以中國秦漢時期的“地盤”為基礎發展起來的。“地盤”又稱日晷,方形,是用來測日影報時的。盤中心豎一標杆(叫做表),杆下平鋪一尺(叫做圭),晝間有太陽時,可用圭量出表影長短以確定時刻。一日之內的時間分為十二“時辰”,依次名為“子醜寅卯辰已午未申酉戌亥”,亦稱十二“地支”,刻在地盤四周。影最短的時刻即為正午,與正午相對的位置為正子,就是半夜。把地盤固定在正確的方位,使午刻與最短的表影相重合,就可以隨表影所在的位置指明當時的時辰。子午聯線還可以用來表示南北方向。子午聯線的方向與夜間測量的自盤心至北極星的方向是一致的。卯酉聯線則表示東西方向。這樣,地盤既可計量時間,也可指明方位。後來,在“十二地支”刻字之內刻上一圈名為甲乙丙丁庚辛壬癸的“天干”中的“八幹”,另二幹“戊己”則刻在盤中央。在十二地支之外處於四邊轉角處又刻上“乾坤艮巽”“四維”。這三圈後來又合併成為一圈,按右旋順序刻成“子癸丑艮寅甲卯乙辰巽巳丙午丁未坤申庚酉辛戌乾亥壬”共24個等角方位角。地盤也從方形改為圓形。使用這種羅盤記時、定向都須事先用圭表測量日影或者夜間觀測北極星定出地理南北方向,頗為費時費事,且又不便隨時移動。

2000多年前中國的戰國時期有人利用司南來測量南北。司南靜止時,它的勺柄指向南方。因為中國地區磁偏角很小,所以按當時粗糙的刻度來度量,司南所指的南同地理的南幾乎一致。所以,用帶有司南的羅盤定出南北方向不僅比用日影法方便得多,而且可以把盤造得小巧便於攜帶。

到了7~12世紀的唐宋時期,粗笨的司南已逐步發展為細長的磁針了。盤中央鑲進一個銅盒,盛以清水,把橫串燈草芯的磁針浮在水上,稱為水羅盤,或者不盛水,而在盒中心釘進一銅針,尖端朝上,把磁針中部裝一軸承託在銅針上,稱為旱羅盤,其磁針擺動比較靈活,量度也比較準確。

11世紀,沈括已經發現指南針不正好指南,而稍偏東(以指北為準,則為偏西)。所以用磁針來確定地理南北還需要加上當地磁偏角的校正。

13世紀,海運事業發展起來,逐漸採用磁羅盤導航,並且有了“針路”的記載,表示船行時應取的方向。例如,從福建漳浦的東北鎮海街出發開往澎湖列島去的船,針路為“辰巽”間的方位。

現在航海、航空及測定磁偏角所用的磁羅盤當然要精確得多,不過其原理還是一樣的。