宋代沈括是怎样发现地磁偏角的

磁偏角《笔谈》对磁针的记载在时间上是最早的.对于磁针的装置方法,沈括新做了四种实验.将磁针横贯灯芯浮在水上；将磁针架在碗沿或指甲上.这三种方法都不如用丝线将磁针悬挂起来.磁针技术上的进步使沈括第一个发现了地磁子午线和地理子午线的不一致（即磁偏角的发现）.《笔谈》卷二十四记载：“方家以磁石磨针锋,则能指南,然常微偏东,不全南也.”

这也是世界上最早的地磁偏角记录.这个数字很小,只有几度,沈括能够发现是相当了不起的.西方直到1492年才由哥伦布发现,比沈括已经晚了400多年.最早发现地磁偏角我国宋代科学家沈括,于11世纪末著的《梦溪笔谈》中,在记述用天然磁石摩擦钢针可以指南的时候指出：“然常微偏东,不全南也.”

这是世界上关于地磁偏角的最早发现.磙偏角、磁倾角(地球磁场和水平面的夹角)、地磁场的水平分量,称为地磁三要素.欧洲人对磁偏角的发现,是在哥伦布海上探险途中的1492年,比沈括晚四百多年.地磁偏角就是地球南北极连线与地磁南北极连线交叉构成的夹角.北宋科学家沈括首先发现了地磁偏角.他在《梦溪笔谈》卷二十四中写道："方家以磁石摩针锋,则能指南,然常微偏东,不全南也."这是我国和世界上关于地磁偏角的最早记载.人们从后来的地磁学发展知道,由于地磁极不断变动,所以地磁偏角随地点的变化而变化,即便在同一地点的地磁偏角大小也随着时间的推移而不断改变.沈括可能是在一个较长的时间里观察磁针指南,以及观察磁针是在各个不同的地点上,所得到的各个偏角值大小也就不一样,多数是偏东的,但是也不完全如此,因而他在《梦溪笔谈》中记为"常微偏东".西方直到公元1492年哥伦布第一次航行美洲时才发现了地磁偏角,比沈括的发现晚了约400年.我们知道,在北宋,象数就是象数,没有今天所谓的科学与迷信之分,所以现在有趣的地方是,在象数一门中,沈括究竟是如何地「调和」了历法星象与数术两者?而各种数术之学,有没有反过来阻碍了沈括对於历法星象的研究?我们今天阅读一位北宋奇才沈括的著作,自然不能只注意他所写的「科学部份」（如历法星象）,而假装忽略了他的数术部份.沈括的才智,当然不是只在发现了一点我们今天所说的科学而已（至於其他"迷信"处就是沈括糊涂了?）,而更在他如何把我们今天认为那麼不同的东西（科学vs.迷信）整合成一个自然协调的整体（象数）.我在这里,举一个简单的例子,来说明沈括的研究心得、还有他令人惊奇的象数世界,请看象数中的「北极不动」这一条（127条）：天文家有浑仪,测天之器,设於崇台,以候垂象者,则古玑衡是也；浑象,象天之器,以水激之,或以水银转之,置於密室,与天行相符,张衡、陆绩所为,及开元中置於武成殿者,皆此器也.皇佑中,礼部试玑衡正天文之器赋,举人皆杂用浑象事,试官亦自不晓,第为高等.汉以前皆以北辰居天中,故谓之极星.自祖亘以玑衡考验天极不动处,乃在极星之末犹一度有馀.熙宁中,予受诏典领历官,杂考星历,以玑衡求极星,初夜在窥管中,少时复出,以此知窥管小,不能容极星游转,乃稍稍展窥管候之,凡历三月,极星方游於窥管之内,常见不隐,然后知天极不动处,远极星犹三度有馀.每极星入窥管,别画为一图.图为一圆规,乃画极星於规中.具初夜、中夜、后夜所见各图之,凡为二百馀图,极星方常循圆规之内,夜夜不差.予於熙宁历奏议中叙之甚详.

在宋代，沈括发现了地磁偏角。他在《梦溪笔谈》卷二十四《杂志一》中写道：“方家以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。磁石之指南，犹柏之指西，莫可原其理。” 沈括认为，当时的技术人员用磁石去摩擦缝衣针，就能使针带上磁性。这种方法能利用天然磁石的磁场作用，使钢针内部磁畴的排列趋于某一方向，从而使钢针显示出磁性的方法。这种方法比地磁法简单，而且磁化效果比地磁法好，摩擦法的发明不但世界最早，而且为有实用价值的磁指向器的出现，创造了条件。

沈括还成功地利用了磁偏角的现象，发明了测量方向的方法。他将一根磁针横贯灯芯浮在水上，定南北向。这是世界上首次使用浮力测定地理方向。沈括称之为“水浮法”。这比欧洲人利用此法要早60多年。

沈括第一个发现了地磁偏角。他的发现，是我国和世界上最早的发现之一。沈括对指南针的解释，是在理论上对指南针的最早说明。他的解释原理是，指南针之所以指南，是由于地球有磁性的缘故。他在《论指南针》一文中说道：“磁石之指南，犹柏之指西。”柏的枝叶朝向西方，而其朝向西方的原因是西方有太阳。沈括认为用磁石摩擦钢针之后，钢针就能指南，“常微偏东不全南也”。他认为是由于磁石有“偏角”，“居乾位南首而左”，即位于西北方的上方。沈括在《梦溪笔谈》卷二十四《杂志一》中还写道：“然常微偏东，不全南也。”这是世界历史上最早的地磁偏角记录。这一发现比欧洲人要早400多年。

总之，宋代沈括在《梦溪笔谈》中详细记录了当时指南针的制造、使用和功能。他的发现和记录对于现代地理学和航海、航空事业的发展有着重要的意义。