مقدمه:
آیا تا به حال در جایی گمشده اید؟ و در یک شهر جدید و یا در مسیر جاده ای نشانه ای را از کسی پرسیده اید؟ قطب نما و قبله نما، دو وسیله‌ای هستند که از دیر باز برای یافتن و تعیین جهت‌های اصلی جغرافیایی (شمال، جنوب، شرق و غرب) و جستجوی مکان ها به کار می رفته‌اند. 
از ابتدا، انسان ها برای کشف سرزمین های جدید، مسافرت از شهری به شهر دیگر و یا از کشوری به کشور دیگر نیازمند دانستن جهت‌های جغرافیایی بوده اند. با دانستن سمت و سوی جهت‌های جغرافیایی و نیز محل آغاز حرکت (مبداء) می‌توان جهت و مسیر حرکت را به سمت مقصد مورد نظر تنظیم کرد و گم نشد؛ مخصوصاً اگر مسیر، در طول بیابان‌ها، جنگل‌ها، دریاها و یافتن کسی که نشانی را بداند، محال باشد و یا شب هنگام حرکت کنیم. 
قطب نما، وسیله ای است که در این راه کمک بسیاری به انسان ها کرده است. وسیله‌ی اصلی به کار رفته در قطب‌نما، آهنربا است. حتماً تا حالا یک آهنربا و یا وسایلی را که در آن‌ها آهنربا به کار رفته است دیده‌اید. در غیر این صورت، کافی است سری به یخچال منزل‌تان بزنید. می‌بینید، نوار دورِ درِ یخچال آهنرباست که باعث چسبیدن و محکم شدن در به بدنه‌ی آن می‌شود. در طبیعت، بعضی مواد و سنگ‌ها خاصیتی دارند که باعث جذب مواد آهنی و فولادی به آن‌ها می‌شود. 
این خاصیت را خاصیت مغناطیسی یا آهنربایی می‌گویند، به هر جسمی که این خاصیت را داشته باشد آهنربا می‌گویند. آهنرباها می‌توانند تمامی حجم های آهنی (مثل سوزن، کلید منزل، میخ و ...) را جذب کنند و یا به آن‌ها بچسبند. 
وقتی دو آهنربا را کنار هم قرار دهیم، اتفاق جالبی می‌افتد: دو سر آهنرباها از هم دور می‌شوند و به هم می‌چسبند و دو سر دیگر وقتی یکی از آن‌ها را را سر و ته کنیم از هم دور می‌شوند. 
آهنربا‌ها انواع مختلفی دارند: میله‌ای، نعل اسبی، حلقه‌ای و ... . 
هر آهنربا دارای دو سر مختلف است که دارای خصوصیت‌های مختلف و مخالف هم هستند. به آن‌ها قطب‌های شمال و جنوب آهنربا می‌گویند. اولی را با N و دومی را با S (حروف ابتدای کلمه‌های انگلیسی North به معنی شمال و South به معنی جنوب) نمایش می‌دهند. جذب آهنرباها از یک سمت و دفع (رانش) آن‌ها از سمت دیگر، دقیقاً مربوط به این دو قطب است. قطب‌های هم‌نام (مثلاً دوقطب N و N و یا دو قطب S و S از دو آهنربای مختلف) همدیگر را دفع می‌کنند، ولی دو قطب غیر همنام مثل S از یک آهنربا و N از آهنربای دیگر همدیگر را جذب می‌کنند. به طور ساده‌تر، اگر یک آهنربایِ میله‌ای را از سمت قطب N به نزدیک قطب S یک آهنربای میله‌ای دیگر ببریم، به یکدیگر می‌چسبند، ولی اگر آهنربای اول را از سمت قطب S آن به قطب S آهنربای دوم ببریم، از هم دور می‌شوند. اما موضوع اصلی و جالب آنست که بدانید خودِ کره زمین هم آهنربای عظیمی است که دقیقاَ خاصیتی مشابه همین آهنرباهای کوچک را دارد. کره‌ی زمین به دلیل وجود مواد مذاب مغناطیسی (از جنس اکسید آهن) در هسته‌ی مرکزی آن، دارای خاصیت مغناطیسی است. 
 
 
● قطب‌نما: 
در زمان‌های قدیم انسان‌ها متوجه شدند که بعضی از سنگ‌ها (که بعداً به آنها سنگ‌های مغناطیسی گفتند) وقتی از یک نخ آویزان می‌شوند، در یک راستای مشخص قرار می‌گیرند. این نکته، سرآغاز کشف قطب‌نما شد، چون می‌دیدند، راستایی که آن سنگ می‌ایستد، در راستای شمال و جنوب جغرافیایی است. از آن به بعد از این روش، یعنی آویزان کردن سنگ‌های مغناطیسی (که بعداً این سنگ‌ها را بصورت کوچکتر و میله‌ای در آوردند) برای یافتن جهت شمال و جنوب استفاده ‌شد. 
همانطور که گفتیم، کره‌ی زمین یک آهنربای بزرگ است که دارای دو قطب شمال و جنوب است. محل قرار گرفتن قطب شمال مغناطیسی در قطب جنوب زمین و محل قرار گرفتن قطب جنوب مغناطیسی در قطب شمال زمین (از نظر جغرافیایی) است. سنگ آهنربا اگرچه در ابعاد کوچکتری نسبت به کره‌ی زمین است اما مثل آن، آهنرباست. این آهنرباها یکدیگر را جذب و دفع می‌کنند. 
طرز کار قطب نما هم بر همین منوال است. 
در اصل قطب نما یک میله مغناطیسی (آهنربایی) است که به شکل یک عقربه در آمده و در داخل یک محفظه‌ی محافظ، از مرکزش آویزان است. دور تا دور این محفظه، دارای عددهایی هست که هر کدام بخشی از ۳۶۰ درجه‌ی یک دایره‌ی کامل را نشان می‌دهد...