請說出指南針的原理。

指南針和方位
（一）指南針使用：
指南針（羅盤），是量度方位的工具，其指針（磁針）之兩端分別指向南及北方。而指向北方之指針多塗上顏色（紅色或螢光劑），以便辨別及晚間使用。
（二）指南針的種類：
1. 稜鏡式（Prismatic Compass）
用三稜鏡折射原理，令目標點及觀察者之位置能置放直線內，使能快速閱讀方位度數。
2. 西維氏式（Silva Type Compass）
瑞典出產，輕便實用；用透明膠底板，易於放在地圖之上量度方位，距離和劃線。
3. 其他式樣：
包括航海用的及航空用的羅盤，其形狀設計和構造較上兩類指南針更為特別及精密。更具防磁、防震、防干擾及轉盤水平自動調節。
（三）指南針的保養：
1. 存放和使用時應保持水平，使磁針能自由轉動。
2. 防受碰撞。
3. 切勿接近鐵器，電器和有磁性物件。
4. 用後應清潔。
（四）指南針的方位表示法：
1. 羅盤法
基本分為四方位，即東（E）、南（S）、西（W）、北（N）。較精密者可分為八方位，十六方位，及三十二方位。（圖一）

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2. 象限法
將羅盤分為四個象限。當表示方位時，如在觀測者的北面，則方位角度為由北向西或東起計；如方位在觀測者的南面，則方位角度則由南向西或東起計。（圖二）

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例：在觀測者Ｏ的位置，
Ａ的方位為Ｎ50° Ｅ（北50° 東）
Ｂ的方位為Ｓ14° Ｅ（南14° 東）
Ｃ的方位為Ｓ60° Ｗ（南60° 西）
Ｄ的方位為Ｎ67° Ｗ（北67° 西）
3. 方位角法（方位法）
方位角正北（O°）起順時針方向去量度，其角度表示單位有以下三種：
例：ＮＥ（North-East,東北）
ＮＮＥ（North Norht-East,東北偏北，東北北）
3.1 度（Degree System）
將圓周分為三百六十份（36O°），零度為正北。每度又分為六十分，每一分可分為六十秒，如74° 18’39”可讀作74度18分39秒。
3.2 苗氏（Mil System）
軍部採用此法量度方位，將圓周分為六千四百份（64OOmil），每份為一苗（mil），簡寫為”Ｍ”。
3.3 基爾（Grade System）
將圓周分為四佰份，每份為一基爾（Grade）。一基爾分為一佰毫基爾（Centigrade）。基爾可簡寫為"g"：而毫基爾簡寫做"c"，此方法為德國及歐洲所採用。
以上三種度數之換算法如下：
400g=360°=6400Ｍ
100g=90°=1600Ｍ
1g=54°=16Ｍ
6.3c=3.4'=1Ｍ
1'=0.3Ｍ
1°=17.8Ｍ
（圖三）

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4. 方位表示法
4.1 方位（Bearing）
是從一固定直線（正北0°）依順時針與另一直線間之角度。對目標來說，可稱為前視方位（Forward Bearing）。例（一）甲在Ａ點，乙在Ｂ點，在甲而言，乙之方位是30°（圖四）。例（二）甲在Ａ點，而固定線為ＡＰ，乙在Ｂ點；在甲而言，乙方位則為3O°（圖五）。

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4.2 後視方位（Back Bearing）
是指被觀測之目標點的前視方位回溯觀測者與固定直線（即正北）之角度。例（一）甲在Ａ點，乙在Ｂ點，在甲而言，乙之方位是3O°，則後視方位為2lO°（圖六）。例（二）甲在Ａ點，乙在Ｂ點，在甲而言，乙之方位是245°，則後視方位是65°（圖七）。

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前視方位與後視方位之關係和計算法：
(i) 如前視方位少於18O°，則將此度數加18O°，所得就是後視方位度數。例：前視方位是76° 後視方位則為76° ＋18O° ＝256°
(ii)如前視方位大於18O°，則減18O°就得後視方位之度數。例：前視方位是256°後視方位則為256° －18O° ＝76°
（五）地圖上的三個北
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1. 正北(True North)
在地球上任何一個地方與北極的聯線，即經線。所有經線都是正北線。在地圖上正北是以星符來表示。
2. 綱格北(Grid North)
又名方格北或圖北，是地球表面虛擬的南北向線，與東西向線交成網格，南北向線指向上者就是綱格北，在地圖量度兩點的方位便是我們常稱的Grid Bearing或Map Bearing。
3. 磁北(Magnetic North)
是指南針所指的北方，指南針受地球磁場的影響而分指南北，以指南針測量出目標的方位稱為磁北方位(Magnetic Bearing)。
4. 磁北差距
地球本身便是一個大磁場，內部有一磁軸通過地心到南北兩極，形成了地球表面的磁場。
磁北極在加拿大境內北部克生灣附近，距正北約一千四百英里。磁北並非固定放一位置，它以四年為一周期循環於地球表面的一區域。因此讀圖者應留意地圖上有關當地正北及磁北的每年差別變化，以調整方位角。
磁北與正北的差距便稱為「磁北差距」簡稱「磁差」。磁差分偏東及偏西，這是因量度者所在的地球位置不同所差生的差別和偏向，有些地區的磁差竟可達三十度。
香港的面積細小，與磁北相距達半個地球，因此正北、網格北及磁北的角度差距影響不大，可不必計算角度的補差。
（六）地圖校定法(Setting / Orienting / Orientating A MaP)
校定地圖，使與實地南北方向符合，用以確定自己的方向及位置。
1. 根據地貌校定－觀察週圍環境如道路、小徑、山形、山脊及河流等地貌，印證地圖，將地圖轉動至與實際地貌配合，則此時地圖已校正。
2. 用指南針校定－將指南針的定向箭嘴與目標（前進）指向箭嘴校成一直線置於地圖上，轉動地圖至指南針兩旁之肋線與地圖綱格北線同一指向，則地圖便與實地方位相配合。（圖二）
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磁鐵有南北兩極，它們同性相斥異性相吸。
指南指是由一小磁鐵組成，因為地球本身亦是一大磁鐵，地球磁鐵的北極在南方，而它的南極在北方，所以便可以吸引能夠自由轉動的指南北，使它恒指向南北。