闪电击中经度:约翰·亚当斯和磁石

By Heather Rockwood, Communications Manager

In 1780–1784, 约翰·亚当斯正在阿姆斯特丹与荷兰共和国谈判贷款事宜,以便美国能够更加独立于法国. On 1 June 1783, 亚当斯在日记中写下了他对磁石的了解, 以及他认为科学家应该做哪些实验来更多地了解它们.

“磁石拥有自然界中最非凡、最奇妙、最神秘的财产. 这种物质是整个地球的秘密. It must have a Sympathy with the whole Globe. 它受到一种规律的支配,并受到某种积极原则的影响,这种积极原则从一极渗透到另一极并起作用, 从表面到中心和对跖点. It is found in all Parts of the Earth. Break the Stone to Pieces, and each Morcel retains two Poles, a north and a south Pole, and does not loose its Virtue. The Magnetic Effluvia are too subtle, to be seen by a Microscope, yet they have great Activity and Strength. 铁与磁力和电有共鸣, which should be examined by every Experiment, which Ingenuity can devise.

有没有试过磁铁在真空中是否会失去它的力? in a Bottle charged with Electrical Fire? &c. 这种叫做铁的金属也许有一天能揭开大自然的秘密. 大自然的原始泉源可能对我们所有的感官和官能来说都太微妙了. 然而,我认为,没有什么课题比铁与磁流体和电流体之间的共鸣更值得哲学家们关注,更适合做实验了.

把磁铁磨成粉末,看看灰尘是否还保留着美德,这是值得的. Steep the Stone or the Dust in Wine, Spirits, 用油和其他液体看看美德号是否受到影响, increased or diminished.

Is there no Chimical Proscess, 可以在魔法石或尘埃上形成, what it is that the magnetic Virtue resides in.

煮沸或燃烧魔法石是否会破坏或削弱美德.

看看土、气、水或火是否会影响它,以及如何影响它.”

Diary of John Adams, vol. 3, 1 June 1783

磁石是一种天然磁化的岩石,通常位于地球表面附近. The current theory (pun intended) is that the stone, called magnetite or Fe₃0₄, is not magnetized by the poles of the earth, 这种能量太弱,无法磁化离它们那么远的岩石, 而是通过闪电周围的磁场. 一千多年来,这种天然磁石一直被用于航海导航,因为它可以指向地球上任何地方的南北两极, 也因为它在北美、南美和欧洲都能买到.

在网上搜索,看看是否有人完成了亚当斯在磁石上建议的任务, I came up with the following items: an article 这证实了“大蒜味”对磁石没有影响; a book published in 1600, De Magnete by William Gilbert (1544?–1603); and a letter written byPetrus Peregrinus The Magnet (1269). 所有这些资料都讨论了在磁石上进行的实验.

1787年,约翰·亚当斯担任美国第一位总统.S. ambassador to Great Britain, he received a letter 摘自韦伯斯特(1726-1795),写于1787年6月7日. Webster’s letter recommended Mr. John Churchman of Philadelphia, Penn., 是谁发明了一种方法,可以用磁化的磁石在任何一天破译地球上任何地方的经度. (纬度线彼此之间的距离相同,因此比经线更容易确定, 当它们到达两极时,它们靠得更近了.) This excerpt is from Webster’s letter:

“也就是说,磁针有两个磁极.°56′ from the N. Pole of the Earth the other South, abt. 18.o from the S. 地球的两极,两极从西向东不断旋转, & form their Revolutions in 463 Years, & 344 days i.e. abt. 一年分一度,以便确定这些极点的真实位置, & 每一分钟计算的相同表格, & 当然,这条线或点对于任何地方都没有变化 & the Time, may be Easily found, & of Course the Angle of Variation & Radius will always be Attainable, & 观测点的纬度之差 & 磁极将是三角形的一边,必须找到.”

丘奇曼还与托马斯·杰斐逊通信并写道 this letter 1787年6月6日,他誊写了他的小册子,并进一步解释了他的理论.

根据丘奇曼的研究,他绘制了这张地图:

印在纸上的地图的彩色照片,因年代久远而变色. 主图像是一个带有经度和纬度线的地球仪,其中各大洲都用颜色标记了出来. 从北极向下看,极点在中心,地球被切成6个经度部分. 在右下角是黑墨水印刷的文字,用草书和印刷体写成, 致美利坚合众国总统乔治·华盛顿约翰·丘奇曼谦卑地题写了这张地图集或变异图.上面有两张蓝色邮票,上面写着“哈佛大学图书馆”.”
“An explanation of the magnetic atlas, or variation chart, hereunto annexed; projected on a plan entirely new, 据此可以精确地测定地球上任何地方任何时间的磁场变化, past, present, 或未来:变化和纬度被准确地知道, 经度是真正确定的,” John Churchman, 1790. Courtesy Harvard Library.

破译经度的方法直到1714年才被发现,当时英国议会为向新成立的经度委员会提供答案的人设立了一笔巨额奖金. 从1787年到1804年,丘奇曼花了17年的时间把他的理论带到董事会, convinced he had the solution; however, the Board never approved it. See their record of correspondence with Churchman’s many letters.  1787年,他还向美国哲学学会申请认可他的理论, where it was also declined.

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