指南针

指南针,在导航或测向仪，主要用于地表测向地球．罗盘可以转动磁或陀螺仪原理，或通过确定太阳或恒星的方向。

最古老和最熟悉的指南针类型是磁罗经，它以不同的形式被用于飞机、船舶和陆地车辆以及测量员。在12世纪的某个时候，中国和欧洲的水手们发现了一块吸引人的东西在美国，一种天然存在的磁性矿石，当浮在水中的棍子上时，会倾向于对准北极星的方向。这一发现可能很快就被第二个发现紧随其后，一个铁或钢针被磁石接触足够长时间也倾向于在南北方向上排列。当然，只要知道哪条路是北，就可以找到其他方向。

磁罗盘之所以这样工作，是因为地球本身就像一个巨大的条形磁铁，具有一个南北方向的磁场，这使得自由运动的磁铁具有相同的方向。的方向地球磁场是不是和南北很平行轴但它已经足够接近一个未经校正的指南针，一个相当好的指南。这种不准确，被称为变化(或赤纬)，在地球上的每一点上都是大小不同的。罗经针由于局部磁场影响而产生的偏斜称为偏差。

几个世纪以来，磁罗盘在技术上有了许多改进。其中许多都是由英国人开创的，英国庞大的帝国靠海军力量维系，因此严重依赖导航设备。到了13世纪，指南针已经被发明出来了安装在罗盘碗底的大头针上。起初，碗上只标注了南北两个方向，后来其他30个主要方位都被填上了。一个卡卡片上的点被画在针的正下方，这样导航员就可以从卡片的顶部读取方向。随后，碗本身被挂在平衡环上(侧面的圆环可以让它自由摆动)，以确保卡片始终保持水平。在17世纪，针本身呈平行四边形形状，这比细针更容易安装。

在15世纪，航海家们开始明白，指南针的针并不是直接指向地球北极而是去附近的某个点;在欧洲，指南针的指针指向正北偏东。为了克服这一困难，英国航海家采用了传统的经向罗盘，其中罗盘卡上的北与“针北”时相同船经过英国康沃尔的一个点。(然而，磁极以一种可预测的方式漂移——最近几个世纪，欧洲人发现磁北在真北的西方——这在航海中必须考虑到。)

1745年Gowin骑士一位英国发明家发明了一种磁化钢的方法，使钢在很长一段时间内保持磁化状态;他改进后的罗盘针呈条形，大得足以承受一个帽，可以安装在枢轴上。骑士指南针被广泛使用。

一些早期的罗盘在碗里没有水，被称为干卡罗盘;他们的读数很容易受到冲击和干扰振动．尽管液体罗盘受到震动的影响较小，但它们却有泄漏的问题，而且当枢轴磨损时，很难修复。直到1862年，液体罗盘和干罗盘都没有明显的优势，当时第一个液体罗盘被制成，卡片上有一个浮子，可以减轻枢轴的大部分重量。人们发明了一种波纹管系统，可以随着液体膨胀和收缩，防止大多数泄漏。随着这些改进，液体罗盘在19世纪末淘汰了干卡罗盘。

现代水手的罗盘通常安装在罗盘箱，圆柱形底座设有照明罗盘面从下看。每个罗盘箱都装有特殊放置的磁铁和钢片，可以抵消船只金属的磁效应。飞机上也使用了大致相同的装置，只不过，当飞机突然改变航向时，它还包含一个纠正磁罗盘误差的装置。纠正机制是陀螺仪它具有抵抗改变其自旋轴的努力的特性。这个系统叫做a旋磁罗盘．

陀螺仪也被用于一种非磁性指南针陀螺罗经．陀螺仪安装在三组同心圆环中，由万向节连接，每个环自由旋转。当中心陀螺仪的初始自旋轴被设置为指向真北时，它将继续这样做，并将抵制将其重新调整到任何其他方向的努力;陀螺仪本身就起到了指南针的作用。如果它开始进动(摆动)，一个摆锤将它拉回直线。陀螺罗盘通常用于导航系统，因为它们可以被设置为指向真北而不是磁北。