為什麼指南針永遠指向南?

指南針是一種用於指示方向的工具。 現有兩種類型：一是根據地球磁場的有極性製作的地磁指南針，但這種指南針指示的南北方向與真正的南北方向不同，存在一個磁偏角；二是電子指南針，採用磁場感測器的磁阻（MR）技術，可很好地修正磁偏角的問題，現已大量用於GPS定位裝置中。
前身是在中國被稱為「中國古代四大發明」之一的司南。廣泛應用於航海、野外探險等領域。
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一個平板式指南針
司南
指南針最早形式稱司南，東漢王充（公元27～約97）《論衡》卷十七是應篇第五十二「司南之杓，投之於地，其柢指南」原理他只能說「亦天性也」，這個記載雖不是最早，但是最早表述清楚的一個。司南有指向之用應無異議，具體形狀卻有爭論，早期研究者判定為天然磁石為勺配合地盤，雖有出土漢地盤和河南南陽東漢墓出土石刻司南勺圖佐證，但畢竟無完整配合出土，近有人研究「司南之杓」杓字實為酌，那麼看來「其柢指南」之柢也非指勺柄，
雖不能否定王充之前有「磁石為勺配合地盤」司南，但王充所了解司南很可能已是一種水浮司南，正因為華夏是司南原始發明地所以司南才有諸多改進形式，如緣靠、絲懸、水浮、尖頂等，目前最早見於航行用途記載於(宋)朱彧僎《萍洲可談》：「舟師識地理，夜則觀星，晝則觀日，陰晦觀指南針」。《萍洲可談》成書於1111年-1119年間，但所敘述的是1086年的事[1]。這比1207年英國A. Neckam的《論器具》中說法：航海時「白天雲遮太陽，或夜間黑暗不辨方向時，使用磁鐵摩擦鐵針，針停時指南北，」早一個多世紀。與英國幾乎同時法國和稍晚一點的義大利也有了首次指南針的記載。另外，水浮司南也可適用於航海，因為體積不大並非像某些人認為那樣容易潑灑，近來曾在青島和海南發現明代瓷質水浮司南，尺寸大至為：最大外徑9.5厘米；上有盛水同心圓孔徑4.4厘米，孔深2.3厘米，外圍青花釉繪刻度，底座、四壁厚實堅固，估計是去水收藏，用時加水。現代液體羅盤基本原理類似，不過改進採用了密封技術。

[編輯] 磁偏角的發現
北宋慶歷元年（1041年）司天監天文學家楊惟得著《瑩原總錄》「客主取的，宜匡四正以無差，當取丙壬針於其正處中而格之，區方直之正也。蓋陽生於子，自子至丙為之順；陰生於午，自午至壬為之逆；故取丙午王子之間是天地中，得南北之正也。
1088年沈括《夢溪筆談》「方家以磁石磨針鋒，則能指南。然常偏東，不全南也。」
1115年寇宗奭《本草衍義》「以針橫貫燈心，浮水上，亦指南，然常偏丙位。」

[編輯] 現代指南針


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明代羅盤二十四方點陣圖
旱羅盤即現代指南針基本形式，有說法是義大利人發明，但很難找到可靠資料，阿拉伯人的歷史記述認為指南針是中國人發明的，經過了阿拉伯人有效改進後才傳入歐洲的。而中國關於旱羅盤目前未發現早於西方的明確記載，不過近來在江西臨川一座葬於公元1198年的宋墓里發現一俑（標寫「張仙人」），手持一明顯似風水羅盤「亦是旱羅盤」物，旱羅盤中國也可能早於西方使用，但可能先發明於江南沿海（如泉、廣）一帶應用，故博學如沈括也未見到，今後尚須考古文物工作者努力。內陸後世旱羅盤則多用於風水羅盤和校時羅盤，如174/l189曾三異《同話錄》「地螺，或有子午正針，或用子午丙壬間縫針。天地南北之正，當用於午。」「地螺」可能是一種校時羅盤，主要用途是校時。