اصلاً مهم نيست بر روي زمين در كجا قرار گرفته باشيد! مي‌توانيد قطب نما را در دست گرفته و عقربه به سمت شمال مغناطيسي كه 5/23 درجه با قطب شمال جغرافيايي زمين اختلاف دارد، نشانه مي‌رود. چقدر عجيب! تصور كنيد وسط اقيانوس هستيد و و هرجا را كه نگاه مي‌كنيد فقط آب است و هوا هم ابري است و نمي‌توانيد خورشيد را ببينيد. از كجا مي‌توانيد راه خود را پيدا كنيد؟ مگر اين‌كه قطب نما داشته باشيد. خيلي قبل از اين‌كه ماهواره‌هاي GPS و فناوري ناوش (مساحي) اختراع بشوند، قطب نما راه ساده‌اي براي مسافران بود تا راه خود را پيدا كنند.

ولي چگونه اين كار امكان‌پذير است؟ و چرا براي پيدا كردن ميدان‌هاي مغناطيسي كوچك مناسب است. قطب نما ابزار بسيار ساده‌ايست. قطب نماي مغناطيسي (كه با قطب نماي ژيروسكوپي فرق دارد) شامل يك آهنرباي كوچك و سبك است كه با يك مفصل نقطه‌اي در تعادل قرار مي‌گيرد. آهنربا عموماً يك پيكان است. يك انتهاي پيكان اغلب با «N» و رنگي براي شمال نشانه‌گذاري شده است. روي سطحي صاف قرار مي‌گيرد و همه‌ي اين يعني قطب نما.

دليل اين‌كه قطب نما كار مي‌كند جالب‌تر است! فرض كنيد زمين ميله‌ي آهنربايي بزرگي در درون خود دارد. انتهاي شمالي آن قطب شمال را نشان مي‌دهد. مي‌توانيد فرض كنيد كه ميله‌ي آهنربايي قطب شمالش قطب جنوب را نشان مي‌دهد (شكل2). اگر فكر مي‌كنيد در همه‌جا به همين شكل است مي‌بينيد كه «جاذبه‌ي قطب مخالف» قانون آهنرباها است كه سبب مي‌شود پيكان قطب نما به سمت جنوب ميله‌ي آهنربا نشانه رود. بنابراين نقاط آهنربا به سمت قطب شمال است.

شکل 2 - قطب مغناطیسی

برای این که خیلی دقیق باشیم، میله ی آهنربا نباید دقیقاً در امتداد محور چرخش زمین باشد. تقریباً در امتداد محور اریب شده است. این اریب «میل» یا زاویه ی انحراف مغناطیسی نام دارد و بهترین نقشه ها میزان انحراف مناطق مختلف است (میزان تغییرات بستگی به این دارد که کجای سیاره باشید).

میدان مغناطیسی زمین در روی سطح بسیار ضعیف است. بعد از همه ی این ها سیاره ی زمین تقریباً 80000 میال قطر دارد (حدود 12000 کیلومتر)، و بنابراین میدان مغناطیسی باید راه طولانی را برای این که بر روی قطب نمای شما اثر داشته باشد، طی کند. به همین دلیل است که قطب نما نیاز به آهنربایی با وزن بسیار کم و مفصل غیر اصطکاکی دارد. از طرف دیگر این میدان مغناطیسی آن قدر قوی نیست که سوزن را حتی تحت تأثیر خود قرار دهد.

شکل 3 - آناتومی زمین

میله ی آهنربایی در هسته ی زمین علت اصلی ایجاد میدان مغناطیسی زمین است ولی بدیهی است که این اتفاقی نیست که دقیقاً می افتد. بنابراین چه اتفاقی می افتد؟

هیچ کس دقیقاً نمی داند، ولی نظریه ای نسبتاً پذیرفته شده هست که تا حدودی پاسخگوی اثرات میدان زمین است. همان طور که دیدیدتصور بر این است که هسته ی زمین شامل مقدار زیادی آهن مذاب (قرمز) است. ولی در مرکز هسته فشار آن قدر بالاست که آهن ابرداغ بلور تشکیل داده و جامد می شوند. همرفت دلیل گرای تابش شده از هسته در امتداد چرخش زمین است؛ به همین دلیل آهن مایع به صورت چرخشی در لایه ی بالایی ظاهر می شود. دانشمندان بر این باورند که این نیروهای چرخشی در لایه آهن مایع نیروی مغناطیسی را حول محور چرخش سبب می شود.

به همین خاطر میدان مغناطیسی زمین ضعیف است و قطب نما چیزی جز آشکار سازی برای میدان مغناطیسی ضعیف توسط هر چیزی نیست. می‌توانیم با این اثر میدان مغناطیسی ضعیفی را که توسط سیم حامل جریان بوجود می آید، آشکار سازی و اندازه گیری کنیم.

اگر قطب نما ندارید می توانید یکی از آن ها را برای خود بسازید. شما باید از روش مردمان صدها سال پیش استفاده کنید. برای این کار نیاز به اقلام زیر دارید:

قدم اول آهنربایی کردن سوزن است. راحت ترین راه این است که آن را با یک آهنربای دیگر به آهنربا تبدیل کنیم. (10 تا 20 بار آهنربا را از نزدیک آن عبور دهید؛ شکل 4).

شکل 4 -  ساختن ساده ی آهنربا (1).

اگر در خانه آهنربا ندارید، دو منبع دیگر هم هست که می توانید از آن ها استفاده کنید: درباز کن قوطی کنسرو و یک آهنربای الکتریکی که می توانید برای خودتان بسازید.

قطعه شناور را در وسط بشقاب روی آب قرار دهید (شکل 5).