自然界中，许多物质具有吸引铁、镍、钻等物质的属性，这叫作磁。磁体上磁性最强的部分称为磁极。可以在水平面内自由转动的条形磁条，在磁场的作用下静止时，方向大致指向南北。指北的一端称北(N)极，指南的一端称南(s)极。我们生活所依存的地球是一个磁性天体，如同任何磁体一样，它也有性质相反的两个磁极。其中一极接近于地球的南极，叫南磁极，位于南极洲的维多利亚土地上，即东经156° 16′及南纬72°25′的位置上。另一极接近地球的北极；叫北磁极，位于北美洲加拿大的布地亚半岛上，即西经96° 45 ′48″及北纬70°5′17″的位置上。地球的两极具有巨大吸引力的磁场，只要我们准备一根可以转动的磁针，磁针在地磁作用下，受到同性相斥、异性相引的自然法则制约，必然会自动停止在南北方向依据这个原理，在航海和飞行事业中，人们创造了一种磁罗盘，这是一种用指南针指示方位的仪器，由磁针、刻度盘、磁误差校正装置等组成，用以指示方向。
需要说明的，太阳光线的强弱、地理状况的特殊分布，往往会使罗盘上的指针失常，或是指偏，或是跳动。早在本世纪初，在俄罗斯平原南部库尔斯克城附近的游历者发现，所有的罗盘在那里都失灵了。科学家们经过勘探，发现了巨大的矿床，它的引力大于地球的北磁极，紧紧地吸引着罗盘的指针。据说，在瑞典、巴西、美国、印度的东北部都发生过类似情况，有时甚至使指针跳个不停，南北方向完全颠倒。我国先哲在寻找矿石的过程中，早在两千多年前就对磁有了初步认识。《管子·地数篇》云："上有慈石者，下有铜金。"这是古籍中对磁石的最早记载。东汉高诱在《吕氏春秋·精通篇》的注释中说："石，铁之母也。以有慈石，故能引其子；石之不慈者，亦不能引也。"为什么磁石能吸引铁呢?宋代的陈显微和俞璞都作过探讨，他们认为是"神与气合"，是"阴阳相感，阻碍相通之理"。这是一种朴素而模糊的解释。从科学的角度看，铁是一种强磁体、铜、金等金属和非金属都是弱磁体。只有铁被磁石的磁场作用后，才会感应出很大的附加磁场，被磁石吸引。
我们的先哲还很早就观察到磁偏角。沈括在《梦溪笔谈》中指出指南针的北端是指在"丙位"，即零度和15度之间，偏在地球北极的西面。南宋曾三异在《因话录》记载"地螺，或有子午正针，或用于午丙壬间缝针。"此处的地螺即罗盘，子午正针指的是由磁针确定的地磁南北极方向，子午丙壬间缝针指的是以日影确定的地理南北极方向。这两个方向之间形成磁偏角。曾三异又说："天地南北之正，当用于午。或谓江南地编，难用子午之正，故丙壬参之。"这就是说，当地碾子午线和地理子午线一致的地方，就用子午正针。在江南偏海一带，地磁子午线和地理子午线有一夹角，不能用子午正针，而应参用丙壬缝针。到了明代，《明史·天文志》记载"偏角有不同；在京师则偏东五度四十分。"这说明当时已对磁偏角有了比较准确的认识，观察到指南针的南端在北京偏东。对磁偏角，风水先生"气"的角度进行解释，说磁针属金，虽经火炼，终不能胜南离真火之气，故不能指其正位而偏于左，这是五行之气造成的现象。
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