指南针主要材料是磁石,原理是将一根磁针装在轴上,磁针在天然地磁场的作用下,可以自由转动并保持在磁子午线的切线方向上,磁针的北极指向北磁极,利用这一性能可以辨别方向。
地球是一个大磁体。地球的两个极分别在接近地理南极和地理北极的地方。地球表面的磁体,当可以自由转动时,就会因磁体同性相斥、异性相吸的性质指示南北—这个道理,古人不够明白;但这类现象,古人已经发现。