為什麼指南針能指南為什麼指南針會指南北方向?

2021-03-05 13:55:29 字數 5863 閱讀 3031

1樓:追尋複製者

因為地球本身就是一個巨大的磁體,它的南極和北極位於地球的兩端。根據磁極之間互相作用的規律,指南針的北極與地磁的南極互相吸引,指南針的南極與地磁的北極互相吸引。

所以,指南針靜止時,它的北極總是指向地球的北端,南極指向地球南端。不過,指南針並不指向地球的正南和正北。

越靠近兩極地區,指南針就越沒辦法發揮功效。在北極點時,地表上的任何方向都可以被視為南方;在南極點時,地表上的任何方向都可以被視為北方。

2樓:12345a幫助

我們知道,同名磁極互相排斥,異名磁極互相吸引這個道理,那麼,地球本身就是一個巨大的磁體,它的南極和北極位於地球的兩端。 根據磁極之間互相作用的規律,指南針的北極與地磁的南極互相吸引,指南針的南極與地磁的北極互相吸引。 所以, 指南針靜止時, 它的北極總是指向地球的北端,南極指向地球的南端。

公元11世紀,我國科學家通過長期的觀察發現,指南針的指向並不是地球的正南和正北,而是略微偏離一點。也就是說,地球的兩極和地磁的兩極並不重合。地磁的n極在地理南極附近,地磁的s極在地球北極附近。

義大利航海家哥倫布橫渡大西洋時(2023年) ,才觀察到這一現象,比我國科學家發現要晚400多年

3樓:候詩呂波濤

地球是個大磁體,其地磁南極在地理北極附近,地磁北極在地理南極附近。

指南針在地球的磁場中受磁場力的作用,所以會一端指南一端指北。

我國「四大發明」之一的指南針,輾轉傳入歐洲後在航海大發現中發揮出不可替代的作用。但科學史家清楚,最早解答「指南針為何能夠指南」問題的並不是中國人,而是英國科學家吉爾伯特。那麼,中國發明指南針後對指南針理論作過什麼樣的**?

吉爾伯特的理論是否及時傳到了中國?明末清初的「西學東漸」,又對我國指南針理論的發展有過哪些影響?上海交通大學科學史與科學哲學系教授關增建從2023年起開始著手研究這些基本上還是空白的問題。

「中國最早的指南針理論,是建立在陰陽五行學說基礎上的『感應說』。」關增建介紹,11世紀中葉時我國大科學家沈括還對指南針感到匪夷所思,他的《夢溪筆談》介紹了指南針的人工磁化方法、磁偏角的發現和指南針的架設方法,但對指南針為什麼會指南卻沒有一點概念——「磁石之指南……莫可原其理!」隨後,文人學者們從陰陽五行學說出發,結合當時人們對大地形狀的認識,提出各種指南針理論。

例如,最晚成書於宋代的《管氏地理指蒙》,首先提出如下邏輯:

「磁針是鐵打磨成的,鐵屬金,按五行生剋說,金生水,而北方屬水,因此北方之水是金之子。鐵產生於磁石,磁石是受陽氣的孕育而產生的,陽氣屬火,位於南方,因此南方相當於磁針之母。這樣,磁針既要眷顧母親,又要留戀子女,自然就要指向南北方向。

」關增建表示,從近代物理學的觀點來看,「蒙氏理論」完全異想天開,但從事物的屬性出發解釋其行為,在東西方科學史上都是常用的做法。我國古代陰陽學說昌盛,用陰陽學說闡釋指南針指南及「常微偏東」的原理,是再自然不過的事情。特別是,該理論認為磁石不同端面有不同屬性,它們決定磁針的指向,這種說法很容易啟發人們發現磁石的兩極,並進一步聯想到磁極與磁針指向之間的關係,從而為正確認識這一問題找到可能的途徑。

南宋人的指南針原理,仍認為「指南針之所指,即陽氣之所在」,只是圍繞磁偏角現象,立論依據更多轉向地理方位的座標系統——中國古人認為地是平的、大小有限,這樣地表面必然有個中心,過該中心的那條子午線就是唯一的南北方向。南宋人曾三異等認為,一旦測量地點不在這條南北線上,指南針所指向自然「少偏」。到明代,有人假託南唐人著作指出,指南正針由大地方位系統決定,而偏角則由天體方位劃分系統所決定。

關增建認為,這種說法「體現了傳統指南針理論在陰陽感應學說和磁偏角的存在這一矛盾面前所表現出來的窘迫」。

明萬曆年間(公元1573~2023年),傳教士來華,帶來西方的指南針理論、地球學說以及相關科技知識。受其影響,中國學者開始從新的視角**指南針理論問題,在此過程中,陰陽五行的作用不斷淡化,力學角度的分析不斷增加,但吉爾伯特2023年提出的科學理論連西方學界都沒統一,更談不上入主東土。傳教士中,2023年抵華的比利時耶穌會士南懷仁的指南針理論最系統,但他認為決定磁針指向的是地球的地理南北兩極本身,理論仍然侷限在古代科學的範圍,而不像吉爾伯特認識到地球本身存在一個磁體。

南懷仁理論在中國影響深遠,直到19世紀中葉,我國仍有學者用它解釋指南針問題。而此時,清末來華的傳教士已開始著手把西方近代磁學知識介紹給中國了。

為什麼指南針會指南北方向?

4樓:賀長幹

指南針會指南北方向是因為:地球也是個磁體,地磁南極在地理北極,而地磁北極在地理南極,磁感線從地磁北極出發指向地磁南極。指南針也有南北極只分,所以指南針的s極被地磁北極吸引指向南極,n極被地磁南極吸引指向北極。

指南針又稱司南,主要組成部分是一根裝在軸上的磁針,磁針在天然地磁場的作用下可以自由轉動並保持在磁子午線的切線方向上,磁針的北極指向地理的北極,利用這一效能可以辨別方向。常用於航海、大地測量、旅行及軍事等方面。

物理上指示方向的指南針的發明由三部件組成,分別是司南、羅盤和磁針,均屬於中國的發明。

5樓:匿名使用者

地球的兩個磁極和地理的南北極只是接近,並不重合。磁針指向的是地球磁極而不是地理的南北極,這樣磁針指的就不是正南、正北方向而略有偏差,這個角度就叫磁偏角。

指南針也叫羅盤針,是我國古代發明的利用磁石指極性製成的指南儀器。因此,介紹司南必須從磁石說起。

磁石通常稱為「吸鐵石」,它把許多鐵屑緊緊吸在一起,就象一個慈祥的母親吸引自己的孩子,所以人們稱它為「慈石」。

磁石吸鐵是因為每塊磁石兩頭都有不同的磁極,一頭叫正極,另一頭叫負極。人類居住的地球也是一塊天然大磁鐵,地球的南北兩頭也有不同的磁極,地球的北極是負磁極,地球南極為正磁極。根據同性磁極相排斥,異性磁極相吸引的原理,拿一根可以自由轉動的磁針,無論站在地球的什麼地方,它的正極總是指北,負極總是指南。

6樓:匿名使用者

因為我們的地球可以看成一個大的磁鐵,指南針也是一個小的磁體 所以有一個定理。同性相互排斥異性相互吸引(磁極與南北極的方向是相反的)地磁場

為什麼磁體能指南北呢?原來地球是一個巨大的天然磁體,它的磁場與條形磁體的磁場一樣。如下圖所示。

地磁場對人類的生產、生活都有重要意義。

行軍、航海利用地磁場對指南針的作用來定向。人們還可以根據地磁場在地面上分佈的特徵尋找礦藏。地磁場的變化能影響無線電波的傳播。

當地磁場受到太陽黑子活動而發生強烈擾動時,遠距離通訊將受到嚴重影響,甚至中斷。假如沒有地磁場,從太陽發出的強大的帶電粒子流(通常叫太陽風),就不會受到地磁場的作用發生偏轉而直射地球。在這種高能粒子的轟擊下,地球的大氣成份可能不是現在的樣子,生命將無法存在。

所以地磁場這頂「保護傘」對我們來說至關重要。

地磁場的發現

我國宋代科學家沈括(1034——1094)在公元2023年寫的《夢溪筆談》中,最早記載了地磁偏角「方家(術士)以磁石磨針鋒,則能指南,然常微偏東,不全南也」。沈括是歷史上第一個從理論高度來研究磁偏現象的人。提出較系統的原始理論的是英國人吉爾伯特。

他在2023年著的《磁體》一書中,把當時許多有關磁體性質的事實都記了下來,同時創造性地作了劃時代的實驗:把一塊天然磁石磨製成一個大磁球,用小鐵絲制的小磁針裝在樞軸上,放到該磁球附近,在這磁球面上發現小磁針的各種行為與我們在地球上看到指南針的行為完全一樣。吉爾伯特用石筆把小磁針排列的指向標出一條條線,畫成許多子午圈,與地球經線相像,也有一條赤道,小磁針在赤道上則平行於球面。

因此吉爾伯特提出了一個理論:認為地球本身就是一塊巨大的磁石,磁子午線匯交於地球兩個相反的端點即磁極上。

地磁場的起源

地球存在磁場的原因還不為人所知,普遍認為是由地核內液態鐵的流動引起的。最具代表性的假說是「發電機理論」。2023年,物理學家埃爾薩塞根據磁流體發電機的原理,認為當液態的外地核在最初的微弱磁場中運動,像磁流體發電機一樣產生電流,電流的磁場又使原來的弱磁場增強,這樣外地核物質與磁場相互作用,使原來的弱磁場不斷加強。

由於摩擦生熱的消耗,磁場增加到一定程度就穩定下來,形成了現在的地磁場。

還有一種假說認為:鐵磁質在770℃(居里溫度)的高溫中磁性會完全消失。在地層深處的高溫狀態下,鐵會達到並超過自身的熔點呈現液態,決不會形成地球磁場。

而應用「磁現象的電本質」來做解釋,認為按照物理學研究的結果,高溫、高壓中的物質,其原子的核外電子會被加速而向外逃逸。所以,地核在6000k的高溫和360萬個大氣壓的環境中會有大量的電子逃逸出來,地幔間會形成負電層。按照麥克斯韋的電磁理論:

電動生磁,磁動生電。所以,要形成地球南北極式的磁場,必然需要形成旋轉的電場,而地球自轉必然會造成地幔負電層旋轉,即旋轉的負電場,磁場由此而生。

地磁場對生物活動的影響

像海龜、鯨魚、候鳥等眾多遷徙動物均能走南闖北,每年可旅行幾千公里,中途往往還要經過汪洋大海,但是還能測定精確的位置。科學家們發現,海龜能通過地球磁場和太陽及其他星體的位置來辨別方向。但對於遷徙中的海龜來說,僅有「方向感」是不夠的,它們可能還有一張「地圖」,用於明確自己的地理位置,最終到達某個特定的目的地。

美國北卡羅來納大學查珀爾希爾分校的肯洛曼研究小組發現,綠海龜對不同地理位置間的地磁場強度、方向的差別十分「敏感」,它們能通過地磁場為自己繪製一張地圖。

信鴿能在遙遠的地方飛回而不迷失方向,也是由於地磁的幫助

地磁場的強弱叫地磁感(應)強度,地磁場的磁子午線與地理子午線間的夾角叫磁偏角,地球上某處地磁場方向與地面水平方向間的夾角叫磁傾角,這三個物理量稱為「地磁三要素」。但是從地球的一個地方到鄰近的另一個地方,地磁要素的變化一般都十分微小。

地磁場圖記錄了地球表面各點的地磁場的基本資料和它們的變化規律,它是航海、航空、軍事以及地質工作不可缺少的工具。船舶和飛機航行時,用磁羅盤測得的是地磁方位角,因此只有知道了當時當地的磁偏角數值,才能確定地理方位和航行路線。

一般來說,地磁要素的變化是很小的,但是跟太陽活動有密切聯絡的磁暴現象,卻發生得十分突然。這是因為太陽黑子活動劇烈的時候,放出的能量相當於幾十萬顆氫彈**的威力,同時噴射出大量帶電粒子。這些帶電粒子射到地球上形成的強大磁場迭加到地磁場上,使正常情況下的地磁要素髮生急劇變化,引起「磁暴」。

發生磁暴時,地球上會發生許多奇異的現象。在漆黑的北極上空會出現美麗的極光。指南針會搖擺不定,無線電短波廣播突然中斷,依靠地磁場「導航」的鴿子也會迷失方向,四處亂飛。

地磁場能阻擋宇宙射線和來自太陽的高能帶電粒子,是生物體免遭危害的天然保護傘。

所以這個「超巨」的地磁場,對地球形成了一個「保護盾」,減少了來自太空的宇宙射線的侵襲,地球上生物才得以生存滋長。如果沒有了這個保護盾,外來的宇宙射線,會將最初出現在地球上的生命幼苗全部殺死,根本無法在地球上滋生。

地球上某些地區的岩石和礦物具有磁性,地磁場在這些埋藏礦物的區域會發生劇變,利用這種地磁異常可探測礦藏,尋找鐵、鎳、鉻、金以及石油等地下資源。

在發生強烈**之前,地磁的三要素也都會發生改變,造成地磁區域性異常的「震磁效應」。這是由於地殼中的岩石,有許多是具有磁性的,當這些岩石受力變形時,它們的磁性也要跟著變化,從而可以較正確地作出「震前預報」。

地磁場曾經多次翻轉

科學家們通過對海底熔岩的研究發現,地球的磁場曾經發生過多次翻轉。眾所周知,熾熱的岩漿中含有數以萬計的礦物質,就好像一個個「小指南針」。當岩漿冷卻下來後,這些「指南針」也被固定住不再發生變化。

這樣,其「南北極」的指向就記錄了當時地球磁場的方向。研究表明,地球磁場平均每50萬年翻轉一次,而最近一次的翻**生在78萬年前。由於一百多年來磁場不斷減弱,人們不禁擔心,地球磁場的又一次「大變臉」是否即將來臨?

科學家指出,存在於地核周圍的鐵流體(熔融體)好像一部「發動機」,不停地將巨大的機械能轉化成為電磁能,從而形成了地磁場。而鐵流體有時會形成巨大的漩渦,迫使自己的流向發生變化,這就引起了地球磁場的改變。地磁場的兩極倒轉是一個極其漫長的過程,大約需要5000到2023年才能完成。

本來,這不是什麼可怕的事,但是,在此過程中,保護人類免受強烈紫外線輻射的地球磁場將會完全消失,這就將造成極其嚴重的後果。

地球磁極的變換和消失有什麼影響

對於人類和所有生物來說,地磁變換是災難性的。地磁消失後,太陽的各種射線都會直達地表,地球上生活的生物將失去「保護傘」,受到強烈輻射的傷害。還有科學家認為,地磁場改變導致染色體畸變,會使動植物發生變異生長。

因此,地球磁極的變換是人類面臨的最大的威脅。地磁真的會消失嗎?

指南針為什麼總是指著南邊,指南針為什麼能夠總是指向南方?

因為地理上的南北極,與地球磁場的南北極是相反的,也就是說,地理上的 指南 實際上是指的地球磁場的北極。而指南針的針頭是s極,與地磁場上的北極互相吸引,所以針頭能夠指向磁場的北極,也就是地理上的南極。地球是個很大相對固定方向的磁場,就像一塊大磁鐵,它分兩極。指南針是一小塊磁鐵,受到地球這個大磁場的約束...

指南針為什麼叫指南針而不叫指北到

這個說法是從古代傳過來的.按現在的說法是南北都可.但古時面南為尊,面北為卑,綜合一下 1 南為陽,北為陰,指向陽向 2 皇帝都是面南背北而坐,所以得順著皇帝的視線指呀 所以是指南針 指南針明明指北可為什麼叫 指南 針?原因在於,古代中國人指北不用指南針,而用北極星。中國是個天文學發達的國家,而且位於...

指南針怎麼用,指南針如何使用?

磁針靜止時,指標指向北極。把錶盤上的n轉到和針同向重合。這時候錶盤上表示的的各個方向就是實際的方向。指南針使用指南針,可使地圖和實際地形的方位一致,探知現在你所在的地點和尋找的目的地的方位。指南針務必水平地拿著,而且要遠離以下列舉的各種物品,才可避免磁針發生錯亂 指南針應離鐵絲網10米,高壓線55米...