张邦基在《墨庄漫录》中记述了孔雀毛的静电感应现象：“孔雀毛箸龙脑则相缀。禁中以翠尾作帚，每幸诸阁，掷龙脑以辟秽。过则以翠尾扫之，皆聚，无有遗者。亦若磁石引针、琥珀拾芥，物类相感也。”①可见静电感应现象已在当时宫廷中得到应用。 　　这时期人们还认识到磁石的吸铁性（即磁力）可以不被其他物质（除铁磁物质外）所阻碍隔断。张君房在《云笈七籤》中指出：“磁石吸铁，间隔潜应。”类似的记述甚多。 　　雷电是人们自古就进行观察的自然现象。此时人们已注意到不同性质的物体遭雷击后的情况不同。沈括《梦溪笔谈》记载：“内侍李舜举家曾为暴雷所震，其堂之西室，雷火自窗间出，赫然出檐。人以为堂屋已焚，皆出避之。及雷止，其舍宛然，墙壁窗纸皆黔。有一木格，其中杂贮诸器，其漆器银■者，银悉熔流于地，漆器曾不焦灼。有一宝刀极坚钢，就刀室中熔为汁，而室亦俨然。”②庄绰的《鸡肋编》卷下也有类似的记载。 　　磁偏角和磁倾角的最早记述地球近似为球形，且地球的南北磁极与地理上的南北两极并不重合。在地球表面任何一点，地磁子午线与地理子午线之间的夹角称为磁偏角；磁针指向与水平面之间的夹角称为磁倾角。北宋初年，曾公亮在《武经总要》中记述了制造指南鱼的方法：“以薄铁叶剪裁，长二寸，阔五分，首尾锐如鱼形，置炭火中烧之，候通赤，以铁钤钤鱼首出火，以尾正对子位，蘸水盆中，没尾数分则止，以密器收之。用时置水碗于无风处，平放鱼在水面令浮，其③ 《梦溪笔谈》卷19“器用”。 　　① 《墨庄漫录》卷1。 　　② 《梦溪笔谈》卷20“神奇”。 　　首常南向午也。”①这里加热是使铁磁物质中的磁畴增加动能，在地磁场作用下由混乱变为规则排列，然后经过急剧冷却而固定下来。以鱼尾正对北极且略向下倾斜，为的是最大程度地利用地磁感应，使之磁化。这段话隐含了关于磁偏角与磁倾角的知识。沈括也指出：“方家以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。”②这是对磁偏角的首次明确记述。稍后，在寇宗奭《本草衍义》、曾三异《因话录》中，都有关于磁偏角的记述。 　　人工磁化制造磁体上引曾公亮所述制指南鱼的方法即是利用地磁感应磁化的方法。沈括所述的是利用摩擦感应磁化的方法，即利用天然磁石的磁场作用，使钢针内部的磁畴按磁石极性的方向规则排列，从而使整根针显现出磁性。沈括还说到：“以磁石磨针锋，则锐处常指南，亦有指北者，恐石性亦不同，..南北相反，理应有异，未深考耳。”③当时对磁体性质的了解还是很有限的。 　　指南针及其应用曾公亮所说的指南鱼，在行军需要时，可把它浮在水面上指示方向。但是这种磁化方法所获得的磁性很弱，难以实用。沈括指出：“方家以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。水浮多荡摇。指爪及碗唇上皆可为之，运转尤速，但坚滑易坠，不若缕悬为最善。其法取新纩中独茧缕，以芥子许蜡缀于针腰，无风处悬之，则针常指南。”①沈括介绍的磨制磁针的方法简便易行，且有实用价值。他还介绍了安置磁针的四种方法：“水浮”、置“指爪及碗唇上”和“缕悬”。当时，水浮法应用较多，曾公亮的指南鱼亦用此法，但沈括指出了这种方法的缺点是“水浮多荡摇”。对于放在指甲上或碗口边沿上的方法，虽然转动灵活，但“坚滑易坠”。比较之下，沈括认为，在磁针中部涂一点点蜡，粘上一根蚕丝，挂在无风的地方，即“缕悬”，这是最好的方法。 　　沈括所述的水浮及缕悬法，在稍后寇宗奭的《本草衍义》中亦有记述：“以针横贯灯心，浮水上，亦指南”；“取新纩中独缕，以半芥子许蜡缀于针腰，无风处垂之，则针常指南。”②南宋，陈元靓记载了当时流行的指南鱼和指南龟：“以木刻鱼子，如母指大，开腹一窍，陷好磁石一块子，郤以臈填满，用针一半佥从鱼子口中钩入，令没放水中，自然指南，以手拨转，又复如出。”“以木刻龟子一个，一如前法制造，但于尾边敲针入去，用小板子上安以竹钉子，如箸尾大，龟腹下微陷一穴，安钉子上拨转常指北，须是钉尾后。”①但这些当时多用于幻术。 　　① 《武经总要》前集卷15“乡导”。 　　② 《梦溪笔谈》卷24“杂志一”。 　　③ 《梦溪笔谈·补笔谈》。 　　① 《梦溪笔谈》卷24“杂志一”。 　　② 《本草衍义》卷5“磁石”。 　　① 《事林广记》卷10（此书有多种版本，文字也多有不同）。 　　初期的指南针很可能并没有配以固定的方位盘装置。但是不久之后就发展为磁针和方位盘联成一体的罗经盘或罗盘。南宋曾三异在《因话录》“子午针”条中说，“地螺或有子午正针，或用子午丙壬间缝针”，这里的“地螺”即堪舆用的罗经盘。当时的罗盘，一种是水罗盘，即磁针横贯灯芯浮在水面上。北宋徐兢《宣和奉使高丽图经》记道：“是夜，洋中不可住，惟视星斗前迈。若晦冥，则用指南浮针，以揆南北。”②南宋朱继芳航海诗中也有“沉石寻孤屿，浮针辨四维”的诗句。可见宋代已应用水罗盘于航海。另一种是旱罗盘，上面所提到的在陈元靓《事林广记》中描述的指南龟，可以说是我国古代旱罗盘的始祖。 　　指南针发明之后，很快就被应用于航海。这方面的记载甚多，如北宋朱彧的《萍洲可谈》记载：“舟师识地理，夜则观星，昼则观日，阴晦观指南针。”③南宋，赵汝适的《诸蕃志》也说：“舟舶来往，惟以指南针为则，昼夜守视惟谨，毫厘之差，生死系矣！”④吴自牧的《梦粱录》也称：“风雨冥晦时，惟凭针盘而行，乃火长掌之，毫厘不敢差误，盖一舟人命所系也。”⑤由此可见指南针在当时航海中的重要性。 　　② 《宣和奉使高丽图经》卷34“海道一·半洋焦”。 　　③ 《萍洲可谈》卷2。 　　④ 《诸蕃志》卷下“志物·海南”。 　　⑤ 《梦粱录》卷12“江海船舰”。