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一,、臨界穩(wěn)性高度定義,？

是指:恰能同時滿足穩(wěn)性衡準(zhǔn)要求時的初穩(wěn)性高度值(m)。

船舶穩(wěn)性 ship stability

船舶在使其傾斜的外力消除后能自行回到原來平衡位置的性能,。根據(jù)傾斜方向,船舶有橫穩(wěn)性和縱穩(wěn)性,后者一般不危及船舶的安全,。根據(jù)所受外力性質(zhì)及是否計及傾斜時的角速度和慣性，有靜穩(wěn)性和動穩(wěn)性之分,。

靜穩(wěn)性 船舶在外力矩逐漸作用下的穩(wěn)性,。船上重物移動或在一側(cè)裝載少量貨物引起的傾斜力矩可認(rèn)為是逐漸作用的外力矩。受外力矩逐漸作用時船舶傾斜較慢,，傾斜角速度可以忽略不計,。根據(jù)傾角大小，可分為初穩(wěn)性和大傾角穩(wěn)性,。

二,、能解釋一下海事蜃樓嗎?

海市蜃樓是光線在鉛直方向密度不同的氣層中，經(jīng)過折射造成的結(jié)果,。

做個實(shí)驗(yàn)：取一只杯子,，倒入大半杯水，放在太陽光下,，再在杯中插入一根筷子。這是你看到水中的筷子和水面上的筷子象折段一樣,。這是光線折射造成的,；光在同一密度的空氣中行進(jìn)時，光的速度不變,，始終以直線的方向前進(jìn),；但當(dāng)光傾斜地由空氣進(jìn)入水的時候，水的密度變了,，光的速度就會發(fā)生改變,，并使前進(jìn)的方向發(fā)生曲折,。

發(fā)生在沙漠里的“海市蜃樓”，就是太陽光遇到了不同密度的空氣而出現(xiàn)的折射現(xiàn)象,。沙漠里,，白天沙石受太陽炙烤，沙層表面的氣溫迅速升高,。

由于空氣傳熱性能差,，在無風(fēng)時，沙漠上空的垂直氣溫差異非常顯著,，下熱上冷,，上層空氣密度高，下層空氣密度低,。當(dāng)太陽光從密度高的空氣層進(jìn)入密度低的空氣層時,，光的速度發(fā)生了改變，經(jīng)過光的折射,，便將遠(yuǎn)處的綠洲呈現(xiàn)在人們眼前了,。在海面或江面上，有時也會出現(xiàn)這種“海市蜃樓”的現(xiàn)象,。

海市蜃樓的形成

海市蜃樓經(jīng)常發(fā)生在沿海,，在沙漠偶爾也可見到。人們可以看到房屋,，人,，山，森林等景物,，并且可以運(yùn)動,，栩栩如生。有人認(rèn)為是人間仙境?，F(xiàn)在,，人們把海市蜃樓說成是大氣折射的結(jié)果，把遠(yuǎn)處的景物折射到近處來了,。其實(shí),，這是現(xiàn)代科學(xué)解釋不了的一種自圓其說。

在我們的空間的人所能看到的光是在可見光范圍之內(nèi)(400-700 nm),。我們看到的物質(zhì)是因?yàn)槲覀兊难劬梢越邮芷浞瓷涞目梢姽?。在夜里，物質(zhì)發(fā)出的紅外線我們就接收不到,。即使在可見光范圍之內(nèi),，如果光過強(qiáng)或過弱，我們也不能看到,。人眼是由我們這個空間的物質(zhì)構(gòu)成的,，是由最大一層分子組成的最大一層粒子構(gòu)成的,，只適合看到一定能量范圍的光。

如果是分子組成的稍微小于最大一層粒子的那層空間粒子的時候,，人眼就看不到了,，更不要說由分子組成的更小粒子的空間了。對人來講,，這些物質(zhì)反射的光是不可見光,。但是，這個空間的生命卻能接收到這層空間物質(zhì)反射的光,，并能看到這層空間的物質(zhì),，因?yàn)榻M成他們眼睛的分子顆粒和人眼分子顆粒不同。

海市蜃樓是另外空間的真實(shí)體現(xiàn),。在物質(zhì)的運(yùn)動下,，反映到我們這個空間里來了。一種海市蜃樓發(fā)生在海上,。這里空氣濕度大,，在一定范圍之內(nèi)的空間空氣濕度比較大，另外厚度比較大,，這樣大面積的水蒸汽在運(yùn)動下陰差陽錯地就能形成一個巨大的透鏡系統(tǒng),。就象一個巨大的放大鏡和顯微鏡一樣，把微觀世界的另外空間的景象反映到我們的空間來了,。人眼就能觀察到了,。另外，人們看到的海市蜃樓的景象有時是運(yùn)動的,，另外空間的物質(zhì)就是運(yùn)動的,。在沙漠或其它地方，如果物質(zhì)在運(yùn)動下也能形成一個巨大的微觀觀測系統(tǒng),，人們就可以觀測到另外空間了,，也就是人們所說的海市蜃樓。

另外,，海市蜃樓也經(jīng)常發(fā)生在雨后,，這時的空氣濕度較大，也易形成透鏡系統(tǒng),。

三,、請問中國開始使用指南針于航海是在什么朝代?

指南針

在發(fā)明指南針之前人類在茫茫大海中航行，常常會迷失方向,，造成不可想象的后果,是中國人發(fā)明了指南針，使人類航行有了方向,。指南針是用以判別方位的一種簡單儀器,。中國古代四大發(fā)明之一,。主要組成部分是一根裝在軸上可以自由轉(zhuǎn)動的磁針。磁針在地磁場作用下能保持在磁子午線的切線方向上,。磁針的北極指向地理的南極,，利用這一性能可以辨別方向。常用于航海,、大地測量,、旅行及軍事等方面。

指南針的發(fā)明是我國勞動人民,，在長期的實(shí)踐中對物體磁性認(rèn)識的結(jié)果,。由于生產(chǎn)勞動，人們接觸了磁鐵礦,，開始了對磁性質(zhì)的了解,。人們首先發(fā)現(xiàn)了磁石引鐵的性質(zhì)。后來又發(fā)現(xiàn)了磁石的指向性,。經(jīng)過多方的實(shí)驗(yàn)和研究,，終于發(fā)明了可以實(shí)用的指南針。

磁現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)

先秦時代我們的先人已經(jīng)積累了許多這方面的認(rèn)識,，在探尋鐵礦時常會遇到磁鐵礦,，即磁石（主要成分是四氧化三鐵）。這些發(fā)現(xiàn)很早就被記載下來了,?！豆茏印返臄?shù)篇中最早記載了這些發(fā)現(xiàn)：“山上有磁石者，其下有金銅,?！逼渌偶纭渡胶＝?jīng)》中也有類似的記載。磁石的吸鐵特性很早就被人發(fā)現(xiàn),，《呂氏春秋》九卷精通篇就有：“慈招鐵,，或引之也?！蹦菚r的人稱“磁”為“慈”他們把磁石吸引鐵看作慈母對子女的吸引,。并認(rèn)為：“石是鐵的母親，但石有慈和不慈兩種,，慈愛的石頭能吸引他的子女,，不慈的石頭就不能吸引了?！?

漢以前人們把磁石寫做“慈石”,，是慈愛石頭的意思。

既然磁石能吸引鐵,，那么是否還可以吸引其他金屬呢,？我們的先民做了許多嘗試,，發(fā)現(xiàn)磁石不僅不能吸引金、銀,、銅等金屬,，也不能吸引磚瓦之類的物品。西漢的時候人們已經(jīng)認(rèn)識到磁石只能吸引鐵,，而不能吸引其他物品,。

當(dāng)把兩塊磁鐵放在一起相互靠近時，有時候互相吸引,，有時候相互排斥?，F(xiàn)在人們都知道磁體有兩個極，一個稱N極,，一個稱S極,。同性極相互排斥，異性極相互吸引,。那時的人們并不知道這個道理,，但對這個現(xiàn)象還是能夠察覺到的。

到了西漢,，有一個名叫欒大的方士,，他利用磁石的這個性質(zhì)做了兩個棋子般的東西，通過調(diào)整兩個棋子極性的相互位置,，有時兩個棋子相互吸引,，有時相互排斥。欒大稱其為“斗棋”,。他把這個新奇的玩意獻(xiàn)給漢武帝,，并當(dāng)場演示。漢武帝驚奇不已,，龍心大悅,，竟封欒大為“五利將軍”。欒大利用磁石的性質(zhì),，制作了新奇的玩意蒙騙了漢武帝,。

地球也是一個大磁體，它的兩個極分別在接近地理南極和地理北極的地方,。因此地球表面的磁體,，可以自由轉(zhuǎn)動時，就會因磁體同性相斥,，異性相吸的性質(zhì)指示南北,。這個道理古人不夠明白，但這類現(xiàn)象他們很清楚。

指南針的始祖——司南

指南針的始祖大約出現(xiàn)在戰(zhàn)國時期,。它是用天然磁石制成的,。樣子象一把湯勺，圓底,，可以放在平滑的“地盤”上并保持平衡，且可以自由旋轉(zhuǎn),。當(dāng)它靜止的時候,，勺柄就會指向南方。古人稱它為“司南”,，當(dāng)時的著作《韓非子》中就有：“先王立司南以端朝夕,。”“端朝夕”就是正四方,、定方位的意思,。《鬼谷子》中記載了司南的應(yīng)用,，鄭國人采玉時就帶了司南以確保不迷失方向,。

春秋時代，人們已經(jīng)能夠?qū)⒂捕?度至7度的軟玉和硬玉琢磨成各種形狀的器具,，因此也能將硬度只有5.5度至6.5度的天然磁石制成司南,。東漢時的王充在他的著作《論衡》中對司南的形狀和用法做了明確的記錄。司南是用整塊天然磁石經(jīng)過琢磨制成勺型,，勺柄指南極,，并使整個勺的重心恰好落到勺底的正中，勺置于光滑的地盤之中,，地盤外方內(nèi)圓,，四周刻有干支四維，合成二十四向,。這樣的設(shè)計是古人認(rèn)真觀察了許多自然界有關(guān)磁的現(xiàn)象,，積累了大量的知識和經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過長期的研究才完成的,。司南的出現(xiàn)是人們對磁體指極性認(rèn)識的實(shí)際應(yīng)用,。 但司南也有許多缺陷，天然磁體不易找到,，在加工時容易因打擊,、受熱而失磁。所以司南的磁性比較弱,，而且它與地盤接觸處要非常光滑,，否則會因轉(zhuǎn)動摩擦阻力過大，而難于旋轉(zhuǎn)，無法達(dá)到預(yù)期的指南效果,。而且司南有一定的體積和重量,，攜帶很不方便，這可能是司南長期未得到廣泛應(yīng)用的主要原因,。

司南由青銅盤和天然磁體制成的磁勺組成,，青銅盤上刻有二十四向，置磁勺于盤中心圓面上,，靜止時,，勺尾指向?yàn)槟稀?

指南針的發(fā)明

古代民間常用薄鐵葉剪裁成魚形，魚的腹部略下凹,，像一只小船,，磁化后浮在水面，就能指南北,。當(dāng)時以此做為一種游戲,。東晉的崔豹在《古今注》中曾提到這種“指南魚”。

北宋時,，曾公亮在《武經(jīng)總要》載有制作和使用指南魚的的方法：“用薄鐵葉剪裁,，長二寸，闊五分,，首尾銳如魚型,，置炭火中燒之，侯通赤,，以鐵鈐鈐魚首出火,，以尾正對子位，蘸水盆中,，沒尾數(shù)分則止,，以密器收之。用時,，置水碗于無風(fēng)處平放,，魚在水面，令浮,，其首常向午也,。”這是一種人工磁化的方法,，它利用地球磁場使鐵片磁化,。即把燒紅的鐵片放置在子午線的方向上。燒紅的鐵片內(nèi)部分子處于比較活動的狀態(tài),，使鐵分子順著地球磁場方向排列,，達(dá)到磁化的目的,。蘸入水中，可把這種排列較快地固定下來,，而魚尾略向下傾斜可增大磁化程度,。人工磁化方法的發(fā)明，對指南針的應(yīng)用和發(fā)展起了巨大的作用,。在磁學(xué)和地磁學(xué)的發(fā)展史上也是一件大事,。北宋的沈括在《夢溪筆談》中提到另一種人工磁化的方法：“方家以磁石摩針鋒，則能指南,?！卑瓷蚶ǖ恼f法，當(dāng)時的技術(shù)人員用磁石去摩擦縫衣針,，就能使針帶上磁性。從現(xiàn)在的觀點(diǎn)來看,，這是一種利用天然磁石的磁場作用,，使鋼針內(nèi)部磁疇的排列趨于某一方向，從而使鋼針顯示出磁性的方法,。這種方法比地磁法簡單,，而且磁化效果比地磁法好，摩擦法的發(fā)明不但世界最早,，而且為有實(shí)用價值的磁指向器的出現(xiàn),，創(chuàng)造了條件。

沈括還在《夢溪筆談》的補(bǔ)筆談中談到了摩擦法磁化時產(chǎn)生的各種現(xiàn)象：“以磁石摩針鋒,，則銳處常指南,，亦有指北者，恐石性亦不……,，南北相反,，理應(yīng)有異，未深考耳,?！边@是說，用磁石去摩擦縫衣針后,，針鋒有時指南,，也有時指北。從現(xiàn)在的觀點(diǎn)來看,，磁石都有N和S兩個極,，磁化時縫衣針針鋒的方位不同，則磁化后的指向也就不同,。但沈括并不知道這個道理,，他真實(shí)的記錄了這個現(xiàn)象并坦白承認(rèn)自己沒有做深入思考。以期望后人能進(jìn)一步探討。

關(guān)于磁針的裝置方法,，沈括介紹了四種方法：

1.水浮法——將磁針上穿幾根燈心草浮在水面,，就可以指示方向。

2.碗唇旋定法——將磁針擱在碗口邊緣,，磁針可以旋轉(zhuǎn),，指示方向。

3.指甲旋定法——把磁針擱在手指甲上面由于指甲面光滑,，磁針可以旋轉(zhuǎn)自如,，指示方向。

4.縷懸法——在磁針中部涂一些蠟,，粘一根蠶絲,，掛在沒有風(fēng)的地方，就可以指示方向了,。

沈括還對四種方法做了比較,，他指出，水浮法的最大缺點(diǎn),，水面容易晃動影響測量結(jié)果,。碗唇旋定法和指甲旋定法，由于摩擦力小,，轉(zhuǎn)動很靈活,，但容易掉落。沈括比較推重的是縷懸法,，他認(rèn)為這是比較理想而又切實(shí)可行的方法,。事實(shí)上沈括指出的四種方法已經(jīng)歸納了迄今為止指南針裝置的兩大體系——水針和旱針。

《夢溪筆談》是沈括(1031—1095年)所著的有關(guān)我國古代科學(xué)技術(shù)的著作,，書中談到磁學(xué)和指南針的一些問題,。

南宋陳元靚在《事林廣記》中介紹了另一類指南魚和指南龜?shù)闹谱鞣椒ā＿@種指南魚與《武經(jīng)總要》一書記載的不一樣,，是用木頭刻成魚形,，有手指那么大，木魚腹中置入一塊天然磁鐵,，磁鐵的S極指向魚頭,，用蠟封好后，從魚口插入一根針,，就成為指南魚,。將其浮于水面，魚頭指南,，這也是水針的一類,。

指南龜是當(dāng)時流行的一種新裝置,，將一塊天然磁石放置在木刻龜?shù)母箖?nèi)，在木龜腹下方挖一光滑的小孔,，對準(zhǔn)并放置在直立于木板上的頂端尖滑的竹釘上,，這樣木龜就被放置在一個固定的、可以自由旋轉(zhuǎn)的支點(diǎn)上了,。由于支點(diǎn)處摩擦力很小,，木龜可以自由轉(zhuǎn)動指南。當(dāng)時它并沒有用于航海指向,，而用于幻術(shù),。但是這就是后來出現(xiàn)的旱羅盤的先聲。

指南龜發(fā)明年代不晚于1325年,。木塊刻成龜型,，龜腹部中心嵌以磁體，木龜安放在尖狀立拄上,，靜止時首尾分指南北,。

羅盤定位

要確定方向除了指南針之外，還需要有方位盤相配合,。最初使用指南針時，可能沒有固定的方位盤,，隨著測方位的需要,，出現(xiàn)了磁針和方位盤一體的羅盤。羅盤有堪輿用的羅經(jīng)盤和水羅盤,、旱羅盤,。

方位盤仍是二十四向，但是盤式已經(jīng)由方形演變成圓形,。這樣一來只要看一看磁針在方位盤上的位置,，就能斷定出方位來。南宋時,，曾三異在《因話錄》中記載了有關(guān)這方面的文獻(xiàn)：“地螺或有子午正針,，或用子午丙壬間縫針?！边@是有關(guān)羅經(jīng)盤最早的文獻(xiàn)記載,。文獻(xiàn)中所說的“地螺”，就是地羅,，也就是羅經(jīng)盤,。文獻(xiàn)中已經(jīng)把磁偏角的知識應(yīng)用到羅盤上。這種羅盤不僅有子午針（確定地磁場南北極方向的磁針）,，還有子午丙壬間縫針（用日影確定的地理南北極方向）這兩個方向之間的夾角,，就是磁偏角,。

盤面周圍刻二十四方位，內(nèi)中盛水,，磁針橫穿燈草,，浮于水面。

現(xiàn)在人們已經(jīng)知道,，地球的兩個磁極和地理的南北極只是接近,，并不重合。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,。又因?yàn)榈厍蚪魄蛐?，所以磁針指向磁極時必向下傾斜，和水平方向有一個夾角,，這個夾角稱為磁傾角,。不同地點(diǎn)的磁偏角和磁傾角都不相同。成書于北宋的《武經(jīng)總要》在談到用地磁法制造指南針時,，就注意利用了磁傾角,。沈括在《夢溪筆談》談到指南針不全指南，常微偏東,。指出了磁偏角的存在,。磁偏角和磁傾角的發(fā)現(xiàn)使指南針的指向更加準(zhǔn)確。

磁性質(zhì)的應(yīng)用

指南針一經(jīng)發(fā)明很快就被應(yīng)用到軍事,、生產(chǎn),、日常生活、地形測量等方面,，特別是航海上,。指南針在航海上的應(yīng)用有一個逐漸發(fā)展過程。成書年代略晚于《夢溪筆談》的《萍洲可談》中記有：“舟師識地理,，夜則觀星,，晝則觀日，陰晦則觀指南針,?！边@是世界航海史上最早使用指南針的記載。文中指出,，當(dāng)時只在日月星辰見不到的時候才使用指南針,，可見指南針剛開始使用時，使用還不熟練,。二十幾年后,，許兢的《宣和奉使高麗圖經(jīng)》也有類似的記載：“惟視星斗前邁,，若晦冥則用指南浮針，以揆南北,?！钡搅嗽改厢樢卉S而成海上指航的最重要的儀器了,。不論晝夜晴陰都用指南針導(dǎo)航了,。而且還編制出使用羅盤導(dǎo)航，在不同航行地點(diǎn)指南針針位的連線圖,，叫做“針路”,。船行到某處，采用何針位方向,，一路航線都一一標(biāo)識明白,，作為航行的依據(jù)。

指南針的發(fā)明是古代先民對磁現(xiàn)象的觀察和研究的結(jié)果,。古代先民對磁現(xiàn)象的觀察和研究的過程中,，進(jìn)一步了解了磁的性質(zhì)，并試圖更多地應(yīng)用這些性質(zhì),。傳說秦始皇修建阿房宮時,，有一宮門是用磁鐵制造的。如果刺客帶劍而過,，立刻會被吸住,，被衛(wèi)兵當(dāng)場捕獲。這樣的故事還很多,，《晉書.馬隆傳》記載馬隆率兵西進(jìn)甘、陜一帶,，在敵人必經(jīng)的狹窄道路兩旁,，堆放磁石。穿著鐵甲的敵兵路過時,，被牢牢吸住,，不能動彈了。馬隆的士兵穿犀甲,，磁石對他們沒有什么作用,，可自由行動。敵人以為神兵,，不戰(zhàn)而退,。東漢的《異物志》記載了在南海諸島周圍有一些暗礁淺灘含有磁石，磁石經(jīng)常把“以鐵葉錮之”的船吸住,，使其難以脫身,。

魏晉南北朝時,，我國先民對磁石的性質(zhì)已有了很多認(rèn)識。就連當(dāng)時的詩人曹植在矯志詩中也用了“磁石引鐵,，于金不連,。”的句子,?？梢娝擦私獯攀男再|(zhì)。南北朝梁代的陶弘景在《名醫(yī)別錄》中提出了磁力測量的方法,，他指出：優(yōu)良磁石出產(chǎn)在南方,，磁性很強(qiáng)，能吸引三,、四根鐵針,，使幾根針首尾相連掛在磁石上。磁性更強(qiáng)的磁石,，能吸引十多根鐵針,，甚至能吸住一、二斤刀器,。陶弘景不僅提出了磁性有強(qiáng)弱之分,，而且指出了測量方法。這可能是世界上有關(guān)磁力測量的最早記載,。

我國先民對磁石的性質(zhì)的研究和認(rèn)識是指南針發(fā)明和發(fā)展的基礎(chǔ),。

火藥

火藥是我國古代四大發(fā)明之一。因?yàn)槭怯孟跏?、硫黃和木炭這三種物質(zhì)混和制成的,，而當(dāng)時人們都把這三種東西作為治病的藥物，所以取名“火藥”,，意思是“著火的藥”,。

自秦漢以后，煉丹家用硫黃,、硝石等物煉丹,，從偶然發(fā)生爆炸的現(xiàn)象中得到啟示，再經(jīng)過多次實(shí)踐,，找到了,。三國時有個聰明的技師馬鈞，用紙包火藥的方法做出了娛樂用的“爆仗”,，開創(chuàng)了火藥應(yīng)用的先河,。

唐朝末年，火藥開始應(yīng)用到軍事上,。人們利用拋射石頭的拋石機(jī),，把火藥包點(diǎn)著以后,，拋射出去，燒傷敵人,，這是最原始的火炮,。后來人們將球狀火藥包扎在箭桿頭附近，點(diǎn)著引線以以后,，用弓箭將火藥射出去燒傷敵人,。還有把火藥、毒藥,，再加上一些瀝清,、桐油等，搗在一起做成毒球,，點(diǎn)著以后,，用弓箭射出，殺傷敵人是后來的“萬人敵”,。到了宋朝,，人們將火藥裝填在竹筒里，火藥背后扎有細(xì)小的“定向棒”,，點(diǎn)燃火管上的火硝,，引起筒里的火藥迅速燃燒，產(chǎn)生向前的推力,，使之飛向敵陣爆炸,，這是世界上第一種火藥火箭。以后又發(fā)明了火槍和槍,，這些都是用竹管制成的原始管形火器,，是近代代槍炮的老祖宗。