เข็มทิศเป็นอุปกรณ์ที่แสดงทิศหลักและทิศรองใช้สำหรับการนำทางและการกำหนดทิศทางทางภูมิศาสตร์ โดยทั่วไปประกอบด้วยเข็มแม่เหล็กหรือองค์ประกอบอื่น ๆ เช่น แผ่นเข็มทิศหรือวงกลมเข็มทิศที่หมุนเพื่อจัดตำแหน่งให้ตรงกับทิศเหนือแม่เหล็กอาจใช้วิธีอื่น ๆ เช่น ไจโรสโคปแมกเนโตมิเตอร์และเครื่องรับสัญญาณGPS

เข็มทิศมักแสดงมุมเป็นองศา: ทิศเหนือตรงกับ 0° และมุมจะเพิ่มขึ้นตามเข็มนาฬิกาดังนั้นทิศตะวันออกคือ 90° ทิศใต้คือ 180° และทิศตะวันตกคือ 270° ตัวเลขเหล่านี้ช่วยให้เข็มทิศแสดงค่ามุมอะซิมุธหรือทิศทางซึ่งโดยทั่วไปจะระบุเป็นองศา หาก ทราบ ค่าความคลาดเคลื่อนระหว่างทิศเหนือแม่เหล็กและทิศเหนือจริง ในพื้นที่ นั้น ๆ ทิศทางของทิศเหนือแม่เหล็กก็จะบอกทิศทางของทิศเหนือจริงได้เช่นกัน

ในบรรดาสิ่งประดิษฐ์ที่ยิ่งใหญ่ทั้งสี่เข็มทิศแม่เหล็กถูกประดิษฐ์ขึ้นครั้งแรกในฐานะอุปกรณ์สำหรับการทำนายตั้งแต่สมัยราชวงศ์ฮั่นของจีน (ตั้งแต่ประมาณ 206 ปีก่อนคริสตกาล) ^{[ 1 ] [ 2 ]}และต่อมาถูกนำมาใช้ในการเดินเรือโดย ชาวจีนในสมัย ราชวงศ์ซ่งในช่วงศตวรรษที่ 11 ^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]}การใช้เข็มทิศครั้งแรกที่บันทึกไว้ในยุโรปตะวันตกเกิดขึ้นราวปี 1190 และในโลกอิสลามในศตวรรษที่ 13 ^{[ 6 ] [ 7 ]}

เข็มทิศแม่เหล็กเป็นเข็มทิศประเภทที่คุ้นเคยมากที่สุด มันทำหน้าที่เป็นตัวชี้ไปยัง " ทิศเหนือแม่เหล็ก " หรือเส้นเมริเดียนแม่เหล็กท้องถิ่น เนื่องจาก เข็ม แม่เหล็กที่อยู่ตรงกลางจะวางตัวให้ตรงกับส่วนประกอบแนวนอนของสนามแม่เหล็กโลกสนามแม่เหล็กจะออกแรงบิดต่อเข็ม ดึงปลายหรือขั้วเหนือของเข็มไปทางขั้วแม่เหล็กเหนือ ของโลกโดยประมาณ และดึงอีกด้านหนึ่งไปทาง ขั้วแม่เหล็กใต้ของโลก^{[ 8 ]}เข็มถูกติดตั้งบนจุดหมุนที่มีแรงเสียดทานต่ำ ในเข็มทิศที่ดีกว่าจะใช้ตลับลูกปืนอัญมณีเพื่อให้สามารถหมุนได้ง่าย เมื่อถือเข็มทิศให้ได้ระดับ เข็มจะหมุนไปจนกระทั่งหลังจากผ่านไปไม่กี่วินาทีเพื่อให้การแกว่งลดลง มันก็จะหยุดนิ่งอยู่ในตำแหน่งสมดุล

ในการนำทาง ทิศทางบนแผนที่มักจะแสดงโดยอ้างอิงถึงทิศเหนือทางภูมิศาสตร์หรือ ทิศ เหนือจริงซึ่งเป็นทิศทางไปยังขั้วโลกเหนือทางภูมิศาสตร์ซึ่งเป็นแกนหมุนของโลก ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของเข็มทิศบนพื้นผิวโลก มุมระหว่างทิศเหนือจริงและทิศเหนือแม่เหล็กซึ่งเรียกว่าค่าเบี่ยงเบนแม่เหล็กสามารถแตกต่างกันอย่างมากตามตำแหน่งทางภูมิศาสตร์ ค่าเบี่ยงเบนแม่เหล็กในท้องถิ่นจะระบุไว้ในแผนที่ส่วนใหญ่ เพื่อให้สามารถใช้เข็มทิศวางแนวแผนที่ให้ขนานกับทิศเหนือจริงได้ ตำแหน่งของขั้วแม่เหล็กโลกจะค่อยๆ เปลี่ยนไปตามเวลา ซึ่งเรียกว่าการเปลี่ยนแปลงทางธรณีแม่เหล็กในระยะยาวผลกระทบนี้หมายความว่าควรใช้แผนที่ที่มีข้อมูลค่าเบี่ยงเบนล่าสุด^{[ 9 ]}เข็มทิศแม่เหล็กบางชนิดมีวิธีการชดเชยค่าเบี่ยงเบนแม่เหล็กด้วยตนเอง เพื่อให้เข็มทิศแสดงทิศทางที่ถูกต้อง

เข็มทิศสมัยใหม่มักใช้เข็มหรือหน้าปัดแม่เหล็กภายในแคปซูลที่บรรจุของเหลวจนเต็ม (น้ำมันตะเกียง น้ำมันแร่ ไวท์สปิริต น้ำมันก๊าดบริสุทธิ์ หรือเอทิลแอลกอฮอล์เป็นที่นิยมใช้) ในขณะที่การออกแบบแบบเก่ามักใช้ไดอะแฟรมยางที่ยืดหยุ่นหรือช่องว่างอากาศภายในแคปซูลเพื่อรองรับการเปลี่ยนแปลงปริมาตรที่เกิดจากอุณหภูมิหรือระดับความสูง เข็มทิศของเหลวสมัยใหม่บางรุ่นใช้ตัวเรือนที่เล็กกว่าและ/หรือวัสดุแคปซูลที่ยืดหยุ่นเพื่อให้ได้ผลลัพธ์เดียวกัน^{[ 29 ]}ของเหลวภายในแคปซูลทำหน้าที่ลดการเคลื่อนที่ของเข็ม ลดเวลาการแกว่งและเพิ่มความเสถียร จุดสำคัญบนเข็มทิศ รวมถึงปลายด้านเหนือของเข็ม มักจะทำเครื่องหมายด้วยวัสดุเรืองแสง วัสดุเรืองแสงด้วยแสงหรือวัสดุเรืองแสงในตัวเอง^{[ 30 ]}เพื่อให้สามารถอ่านเข็มทิศได้ในเวลากลางคืนหรือในที่แสงน้อย เนื่องจากของเหลวที่บรรจุในเข็มทิศไม่สามารถบีบอัดได้ภายใต้ความดัน เข็มทิศที่บรรจุของเหลวทั่วไปจำนวนมากจึงสามารถทำงานได้อย่างแม่นยำใต้น้ำที่ระดับความลึกมาก

เข็มทิศสมัยใหม่หลายแบบมีแผ่นฐานและ เครื่องมือ วัดมุมและเรียกกันหลายชื่อ เช่น " เข็มทิศสำหรับหาทิศทาง " "เข็มทิศแผ่นฐาน" "เข็มทิศแผนที่" หรือ "เข็มทิศวัดมุม" เข็มทิศประเภทนี้ใช้เข็มแม่เหล็กแยกต่างหากภายในแคปซูลหมุนได้ กล่องหรือประตูสำหรับจัดแนวเข็มให้ตรงกับทิศเหนือแม่เหล็ก ฐานโปร่งใสที่มีเส้นบอกทิศทางบนแผนที่ และขอบหน้าปัด (หน้าปัดด้านนอก) ที่มีเครื่องหมายเป็นองศาหรือหน่วยวัดมุมอื่นๆ^{[ 31 ]}แคปซูลติดตั้งอยู่ในแผ่นฐานโปร่งใสที่มีตัว บ่งชี้ ทิศทางการเดินทาง (DOT) สำหรับใช้ในการหาทิศทางโดยตรงจากแผนที่^{[ 31 ]}

คุณสมบัติอื่นๆ ที่พบในเข็มทิศโอเรียนเทียริ่งสมัยใหม่ ได้แก่ มาตราส่วนแผนที่และ มาตราส่วน โรเมอร์สำหรับวัดระยะทางและกำหนดตำแหน่งบนแผนที่ เครื่องหมายเรืองแสงบนหน้าปัดหรือขอบ กลไกการเล็ง ต่างๆ (กระจก ปริซึม ฯลฯ) สำหรับการหาทิศทางของวัตถุที่อยู่ไกลออกไปด้วยความแม่นยำยิ่งขึ้น เข็ม "ทั่วโลก" ที่ติดตั้งบนแกนหมุนสำหรับใช้ในซีกโลกที่แตกต่างกัน แม่เหล็กหายากพิเศษเพื่อทำให้เข็มทิศมีความเสถียร การปรับค่าความเบี่ยงเบนเพื่อหาทิศทางที่แท้จริงได้ทันทีโดยไม่ต้องคำนวณ และอุปกรณ์ต่างๆ เช่นเครื่องวัดความเอียงสำหรับวัดความชัน^{[ 32 ]}กีฬาโอเรียนเทียริ่งยังส่งผลให้เกิดการพัฒนารุ่นที่มีเข็มที่ตั้งตัวได้อย่างรวดเร็วและเสถียรมาก โดยใช้แม่เหล็กหายากเพื่อการใช้งานที่เหมาะสมที่สุดกับแผนที่ภูมิประเทศซึ่งเป็นเทคนิคการนำทางบนบกที่เรียกว่าการเชื่อมโยงภูมิประเทศ^{[ 33 ]}เข็มทิศเดินเรือจำนวนมากที่ออกแบบมาสำหรับใช้บนเรือที่มีมุมเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลาจะใช้ของเหลวลดแรงสั่นสะเทือน เช่นไอโซพาร์ Mหรือไอโซพาร์ Lเพื่อจำกัดการแกว่งและการเปลี่ยนแปลงทิศทางของเข็มอย่างรวดเร็ว^{[ 34 ]}

กองทัพของบางประเทศ โดยเฉพาะกองทัพบกสหรัฐฯ ยังคงแจกจ่ายเข็มทิศภาคสนามที่มีหน้าปัดหรือแผ่นแม่เหล็กแทนเข็ม เข็มทิศแบบแผ่นแม่เหล็กมักจะติดตั้งกล้องเล็งแบบออปติคอล เลนส์ หรือปริซึมซึ่งช่วยให้ผู้ใช้สามารถอ่านทิศทางหรือมุมอะซิมุธจากแผ่นเข็มทิศได้พร้อมๆ กับการจัดแนวเข็มทิศให้ตรงกับวัตถุ (ดูรูป) การออกแบบเข็มทิศแบบแผ่นแม่เหล็กโดยทั่วไปต้องใช้เครื่องมือวัดมุมแยกต่างหากเพื่อวัดทิศทางโดยตรงจากแผนที่^{[ 35 ] [ 36 ]}

เข็มทิศเลนส์แบบทหาร M-1950 ของสหรัฐฯ ไม่ได้ใช้แคปซูลบรรจุของเหลวเป็นกลไกการลดแรงสั่นสะเทือน แต่ใช้การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าเพื่อควบคุมการสั่นของแผ่นแม่เหล็ก มีการออกแบบแบบ "หลุมลึก" เพื่อให้สามารถใช้เข็มทิศได้ทั่วโลกโดยที่แผ่นเอียงได้ถึง 8 องศาโดยไม่ทำให้ความแม่นยำลดลง^{[ 37 ]}เนื่องจากแรงเหนี่ยวนำให้การลดแรงสั่นสะเทือนน้อยกว่าแบบที่บรรจุของเหลว จึงมีการติดตั้งตัวล็อคเข็มไว้ที่เข็มทิศเพื่อลดการสึกหรอ โดยทำงานด้วยการพับของตัวยึดเลนส์/ศูนย์เล็งด้านหลัง การใช้เข็มทิศเหนี่ยวนำที่บรรจุอากาศลดลงในช่วงหลายปีที่ผ่านมา เนื่องจากอาจใช้งานไม่ได้หรือไม่แม่นยำในอุณหภูมิเยือกแข็งหรือสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นสูงมากเนื่องจากการควบแน่นหรือน้ำเข้า^{[ 38 ]}

เข็มทิศทางทหารบางรุ่น เช่น เข็มทิศเลนส์ทางทหารUS M-1950 ( Cammenga 3H), Silva 4b Militaireและ Suunto M-5N(T) ประกอบด้วยสารกัมมันตรังสีทริเทียม ( ³ H ) และสารเรืองแสงผสมกัน^{[ 39 ]}เข็มทิศ US M-1950 ที่ติดตั้งระบบไฟส่องสว่างในตัวประกอบด้วยทริเทียม 120 mCi (มิลลิคูรี) วัตถุประสงค์ของทริเทียมและสารเรืองแสงคือเพื่อให้แสงสว่างแก่เข็มทิศ ผ่านการส่องสว่างของทริเทียมด้วยรังสีซึ่งไม่จำเป็นต้อง "ชาร์จ" เข็มทิศด้วยแสงแดดหรือแสงประดิษฐ์^{[ 40 ]}อย่างไรก็ตาม ทริเทียมมีครึ่งชีวิตเพียงประมาณ 12 ปี^{[ 41 ]}ดังนั้นเข็มทิศที่มีทริเทียม 120 mCi เมื่อใหม่จะมีเพียง 60 เมื่ออายุ 12 ปี 30 เมื่ออายุ 24 ปี และต่อไปเรื่อยๆ ดังนั้น แสงสว่างของหน้าจอจะค่อยๆ ลดลง 

เข็มทิศเดินเรืออาจมีแม่เหล็กสองตัวขึ้นไปติดอยู่กับแผ่นเข็มทิศอย่างถาวร ซึ่งสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระบนแกนหมุน เส้นบอกทิศทาง(lubber line ) ซึ่งอาจเป็นเครื่องหมายบนตัวเข็มทิศหรือเข็มเล็กๆ ที่ติดอยู่กับที่ จะแสดงทิศทางของเรือบนแผ่นเข็มทิศ ตามธรรมเนียมแล้ว แผ่นเข็มทิศจะแบ่งออกเป็น 32 จุด (เรียกว่าrhumbs ) แม้ว่าเข็มทิศสมัยใหม่จะทำเครื่องหมายเป็นองศาแทนที่จะเป็นทิศหลักก็ตาม กล่อง (หรือชาม) ที่มีฝาครอบเป็นกระจกจะมี แกนหมุนที่แขวนอยู่ภายในแท่นวางเข็มทิศ (binnacle) ซึ่งช่วยรักษาระตำแหน่งแนวนอนไว้

เข็มทิศแม่เหล็กมีความน่าเชื่อถือมากในละติจูดปานกลาง แต่ในบริเวณทางภูมิศาสตร์ใกล้ขั้วแม่เหล็กโลก เข็มทิศจะใช้งานไม่ได้ เมื่อเข็มทิศเคลื่อนเข้าใกล้ขั้วแม่เหล็กมากขึ้น ความเบี่ยงเบนแม่เหล็ก ซึ่งเป็นความแตกต่างระหว่างทิศเหนือทางภูมิศาสตร์และทิศเหนือแม่เหล็ก จะยิ่งมากขึ้นเรื่อยๆ ณ จุดหนึ่งที่อยู่ใกล้ขั้วแม่เหล็ก เข็มทิศจะไม่ชี้ไปในทิศทางใดทิศทางหนึ่งโดยเฉพาะ แต่จะเริ่มเบี่ยงเบน นอกจากนี้ เข็มจะเริ่มชี้ขึ้นหรือลงเมื่อเข้าใกล้ขั้วแม่เหล็กมากขึ้น เนื่องจากความเอียงของแม่เหล็กเข็มทิศราคาถูกที่มีแบริ่ง ไม่ดี อาจติดขัดเพราะเหตุนี้และจึงชี้ไปในทิศทางที่ผิด

เข็มทิศแม่เหล็กได้รับอิทธิพลจากสนามแม่เหล็กอื่นๆ นอกเหนือจากสนามแม่เหล็กโลก สภาพแวดล้อมโดยรอบอาจมีแร่ธาตุแม่เหล็กและแหล่งกำเนิดจากมนุษย์ เช่นเครื่อง MRIวัตถุเหล็กหรือเหล็กกล้าขนาดใหญ่ เครื่องยนต์ หรือแม่เหล็กถาวรที่มีกำลังสูง วัตถุที่นำไฟฟ้าได้ทุกชนิดจะสร้างสนามแม่เหล็กของตัวเองเมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน เข็มทิศแม่เหล็กจึงมีโอกาสผิดพลาดในบริเวณใกล้เคียงกับวัตถุเหล่านี้ เข็มทิศบางชนิดมีแม่เหล็กที่สามารถปรับเพื่อชดเชยสนามแม่เหล็กภายนอก ทำให้เข็มทิศมีความน่าเชื่อถือและแม่นยำมากขึ้น

เข็มทิศอาจเกิดความคลาดเคลื่อนได้เมื่อเข็มทิศเร่งความเร็วหรือลดความเร็วในเครื่องบินหรือรถยนต์ ขึ้นอยู่กับว่าเข็มทิศตั้งอยู่ในซีกโลกใดของโลก และแรงที่กระทำนั้นเป็นการเร่งความเร็วหรือลดความเร็ว เข็มทิศก็จะแสดงทิศทางเพิ่มขึ้นหรือลดลง เข็มทิศที่มีแม่เหล็กชดเชยยิ่งมีแนวโน้มที่จะเกิดความคลาดเคลื่อนเหล่านี้ เนื่องจากความเร่งจะทำให้เข็มเอียง ทำให้เข็มเข้าใกล้หรือห่างจากแม่เหล็กมากขึ้น

ข้อผิดพลาดอีกอย่างหนึ่งของเข็มทิศเชิงกลคือข้อผิดพลาดในการหมุน เมื่อหันจากทิศตะวันออกหรือทิศตะวันตก เข็มทิศจะตามหลังการหมุนหรือนำหน้าการหมุน เครื่องวัดสนามแม่เหล็กและอุปกรณ์ทดแทน เช่น ไจโรคอมพาส จะมีความเสถียรมากกว่าในสถานการณ์เช่นนี้

เข็มทิศนิ้วโป้งเป็นเข็มทิศชนิดหนึ่งที่นิยมใช้ในกีฬาโอเรียนเทียริ่ง ซึ่งเป็นกีฬาที่การอ่านแผนที่และการเชื่อมโยงกับภูมิประเทศมีความสำคัญอย่างยิ่ง ดังนั้น เข็มทิศนิ้วโป้งส่วนใหญ่จึงมีเครื่องหมายองศาเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลย และโดยปกติจะใช้เพื่อปรับทิศทางแผนที่ให้ตรงกับทิศเหนือแม่เหล็กเท่านั้น เข็มหรือตัวบ่งชี้ทิศเหนือรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าขนาดใหญ่ช่วยให้มองเห็นได้ชัดเจน เข็มทิศนิ้วโป้งมักโปร่งใสเพื่อให้ผู้เล่นโอเรียนเทียริ่งสามารถถือแผนที่ ไว้ ในมือพร้อมกับเข็มทิศและมองเห็นแผนที่ผ่านเข็มทิศได้ รุ่นที่ดีที่สุดจะใช้แม่เหล็กหายากเพื่อลดเวลาการหยุดนิ่งของเข็มให้เหลือ 1 วินาทีหรือน้อยกว่านั้น

เข็มทิศเหนี่ยวนำโลก ( หรือ "เข็มทิศเหนี่ยวนำ") กำหนดทิศทางโดยใช้หลักการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าโดยสนามแม่เหล็กโลกทำหน้าที่เป็นสนามเหนี่ยวนำสำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าซึ่งเอาต์พุตที่วัดได้จะแตกต่างกันไปตามทิศทาง^{[ 43 ] [ 44 ]}

เข็มทิศแม่เหล็กแบบการ์ดแนวตั้งที่ติดตั้งในเครื่องบินสามารถขจัดข้อผิดพลาดจากการเอียงของแม่เหล็กบางส่วนได้ ในขณะเดียวกันก็ทำให้เข็มทิศอ่านง่ายขึ้นในห้องนักบิน หน้าปัดเข็มทิศถูกขับเคลื่อนด้วยชุดเฟืองที่ควบคุมโดยแม่เหล็กที่ติดตั้งบนเพลากระแสไหลวนที่เหนี่ยวนำเข้าไปในถ้วยหน่วงยังช่วยลดการสั่นของแม่เหล็กได้อีกด้วย^{[ 45 ]}

เข็มทิศอิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็ก ( eCompass ) ที่พบในนาฬิกาโทรศัพท์มือถือและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ เป็น เข็มทิศ ระบบไมโครอิเล็กโทรเมคานิกส์แบบโซลิดสเตท (MEMS) ซึ่งโดยทั่วไปสร้างขึ้นจาก เซ็นเซอร์สนามแม่เหล็กสองหรือสามตัวที่ให้ข้อมูลแก่ไมโครโปรเซสเซอร์ บ่อยครั้งที่อุปกรณ์นี้เป็นส่วนประกอบแบบแยกชิ้นซึ่งส่งสัญญาณดิจิทัลหรืออนาล็อกที่แปรผันตามทิศทางของมัน สัญญาณนี้จะถูกตีความโดยตัวควบคุมหรือไมโครโปรเซสเซอร์และใช้ภายในหรือส่งไปยังหน่วยแสดงผล เซ็นเซอร์ใช้ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ภายในที่ได้รับการปรับเทียบอย่างแม่นยำเพื่อวัดการตอบสนองของอุปกรณ์ต่อสนามแม่เหล็กโลก

นอกเหนือจากเข็มทิศสำหรับเดินเรือแล้ว ยังมีการออกแบบเข็มทิศเฉพาะทางอื่นๆ เพื่อรองรับการใช้งานเฉพาะด้าน ซึ่งได้แก่:

• เข็มทิศกิบลัตซึ่งชาวมุสลิมใช้เพื่อแสดงทิศทางไปยังเมืองเมกกะเพื่อทำการละหมาด
• เข็มทิศ แบบออปติคอลหรือปริซึมมักใช้โดยนักสำรวจ แต่ยังใช้โดยนักสำรวจถ้ำ นักป่าไม้ และนักธรณีวิทยา เข็มทิศเหล่านี้โดยทั่วไปใช้แคปซูลหน่วงด้วยของเหลว^{[ 46 ]}และหน้าปัดเข็มทิศแบบลอยตัวที่เป็นแม่เหล็กพร้อมช่องมองภาพแบบออปติคอลในตัว ซึ่งมักติดตั้งไฟส่องสว่างแบบโฟโตลูมิเนสเซนต์หรือแบบใช้แบตเตอรี่^{[ 47 ]}การใช้ช่องมองภาพแบบออปติคอล ทำให้สามารถอ่านค่าเข็มทิศดังกล่าวได้อย่างแม่นยำมากเมื่อวัดทิศทางไปยังวัตถุ โดยมักมีความแม่นยำถึงเศษส่วนขององศา เข็มทิศเหล่านี้ส่วนใหญ่ได้รับการออกแบบมาสำหรับการใช้งานหนัก มีเข็มคุณภาพสูงและตลับลูกปืนแบบอัญมณี และหลายรุ่นติดตั้งสำหรับติดตั้งบนขาตั้งกล้องเพื่อความแม่นยำยิ่งขึ้น^{[ 47 ]}
• เข็มทิศแบบรางซึ่งติดตั้งอยู่ในกล่องสี่เหลี่ยมผืนผ้าที่มีความยาวมักจะเป็นหลายเท่าของความกว้าง มีมานานหลายศตวรรษแล้ว มันถูกใช้สำหรับการสำรวจที่ดิน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้ร่วมกับโต๊ะวางแผนที่
• ลั่วปานเข็มทิศที่ผู้เชี่ยวชาญด้านฮวงจุ้ยใช้

ในการสร้างเข็มทิศ จำเป็นต้องใช้แท่งแม่เหล็ก ซึ่งสามารถสร้างได้โดยการวางแท่งเหล็กหรือเหล็กกล้าให้ตรงกับสนามแม่เหล็กโลก แล้วทำการอบชุบหรือตีขึ้นรูป อย่างไรก็ตาม วิธีนี้จะได้แม่เหล็กที่อ่อนมาก ดังนั้นจึงนิยมใช้วิธีอื่น เช่น การสร้างแท่งแม่เหล็กโดยการถูแท่งเหล็กกับหินแม่เหล็กซ้ำๆ จากนั้นจึงวางแท่งแม่เหล็ก (หรือเข็มแม่เหล็ก) นี้บนพื้นผิวที่มีแรงเสียดทานต่ำ เพื่อให้สามารถหมุนได้อย่างอิสระและจัดเรียงตัวเองให้ตรงกับสนามแม่เหล็ก แล้วจึงติดป้ายกำกับเพื่อให้ผู้ใช้สามารถแยกแยะปลายด้านที่ชี้ไปทางทิศเหนือและทิศใต้ได้ ตามธรรมเนียมสมัยใหม่ ปลายด้านเหนือมักจะถูกทำเครื่องหมายไว้ด้วยวิธีใดวิธีหนึ่ง

หากนำเข็มไปถูบนหินแม่เหล็กหรือแม่เหล็กชนิดอื่น เข็มก็จะกลายเป็นแม่เหล็ก เมื่อนำไปเสียบในจุกไม้ก๊อกหรือชิ้นไม้ แล้ววางลงในชามน้ำ ก็จะกลายเป็นเข็มทิศ อุปกรณ์เหล่านี้ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในฐานะเข็มทิศ จนกระทั่งมีการประดิษฐ์เข็มทิศแบบกล่องที่มีเข็มหมุนแบบ "แห้ง" ขึ้นมาในช่วงประมาณปี ค.ศ. 1300

เดิมที เข็มทิศหลายๆ อันจะมีเครื่องหมายบอกทิศเหนือแม่เหล็ก หรือทิศหลักทั้งสี่ (เหนือ ใต้ ตะวันออก ตะวันตก) เท่านั้น ต่อมา ทิศเหล่านี้ถูกแบ่งออกเป็น 24 ทิศ ในประเทศจีนแบ่งเป็น 24 ทิศ และในยุโรปแบ่งเป็น 32 ทิศ โดยเว้นระยะห่างเท่าๆ กันรอบแผ่นเข็มทิศ สำหรับตารางแสดงทิศทั้ง 32 ทิศ โปรดดูที่ทิศเข็มทิศ

ในยุคปัจจุบัน ระบบ 360 องศาได้รับความนิยม ระบบนี้ยังคงใช้กันอยู่ในปัจจุบันสำหรับนักเดินเรือพลเรือน ระบบองศาจะเว้นระยะห่างเท่าๆ กัน 360 จุด โดยเรียงตามเข็มนาฬิการอบหน้าปัดเข็มทิศ ในศตวรรษที่ 19 บางประเทศในยุโรปได้นำระบบ " grad " (หรือเรียกว่า grade หรือ gon) มาใช้แทน โดยมุมฉากเท่ากับ 100 grad ทำให้วงกลมมีขนาด 400 grad การแบ่ง grad ออกเป็นสิบส่วนเพื่อให้ได้วงกลมขนาด 4000 decigradeก็ถูกนำมาใช้ในกองทัพเช่นกัน

กองทัพส่วนใหญ่ใช้ระบบ " มิลลีเอม " ของฝรั่งเศส นี่คือค่าประมาณของมิลลิเรเดียน (6283 ต่อวงกลม) โดยที่หน้าปัดเข็มทิศแบ่งออกเป็น 6400 หน่วย หรือ "มิล" เพื่อความแม่นยำยิ่งขึ้นในการวัดมุม การเล็งปืนใหญ่ ฯลฯ สำหรับกองทัพแล้ว หนึ่งมิลเชิงมุมจะครอบคลุมระยะทางประมาณหนึ่งเมตรที่ระยะหนึ่งกิโลเมตร จักรวรรดิรัสเซียใช้ระบบที่ได้มาจากการแบ่งเส้นรอบวงของวงกลมออกเป็นคอร์ดที่มีความยาวเท่ากับรัศมี แต่ละคอร์ดถูกแบ่งออกเป็น 100 ส่วน ทำให้ได้วงกลมขนาด 600 หน่วย สหภาพโซเวียต ได้ แบ่งคอร์ดเหล่านี้ออกเป็นส่วนสิบเพื่อให้ได้วงกลมขนาด 6000 หน่วย ซึ่งมักแปลเป็น "มิล" ระบบนี้ถูกนำมาใช้โดยประเทศ อดีตกลุ่ม สนธิสัญญาวอร์ซอเช่นสหภาพโซเวียตเยอรมนีตะวันออกฯลฯ โดยมักจะหมุนทวนเข็มนาฬิกา (ดูภาพเข็มทิศข้อมือ) ระบบนี้ยังคงใช้ในรัสเซียจนถึงปัจจุบัน

เนื่องจากความเอียงและความเข้มของสนามแม่เหล็กโลกแตกต่างกันในละติจูดต่างๆ เข็มทิศจึงมักได้รับการปรับสมดุลระหว่างการผลิตเพื่อให้หน้าปัดหรือเข็มอยู่ในระดับเดียวกัน ขจัดปัญหาการลากเข็ม ผู้ผลิตส่วนใหญ่จะปรับสมดุลเข็มทิศสำหรับหนึ่งในห้าโซน โดยเริ่มจากโซน 1 ซึ่งครอบคลุมซีกโลกเหนือ ส่วนใหญ่ ไปจนถึงโซน 5 ซึ่งครอบคลุมออสเตรเลียและมหาสมุทรทางใต้ การปรับสมดุลตามโซนแต่ละโซนนี้จะช่วยป้องกันไม่ให้ปลายเข็มด้านใดด้านหนึ่งเอียงมากเกินไป ซึ่งอาจทำให้แผ่นเข็มทิศติดขัดและให้ค่าที่ผิดพลาดได้^{[ 48 ]}

เข็มทิศบางรุ่นมีระบบปรับสมดุลเข็มแบบพิเศษที่จะระบุทิศเหนือแม่เหล็กได้อย่างแม่นยำโดยไม่คำนึงถึงโซนแม่เหล็กเฉพาะ เข็มทิศแม่เหล็กบางรุ่นมีตุ้มถ่วงแบบเลื่อนได้ขนาดเล็กติดตั้งอยู่บนเข็ม ตุ้มถ่วงแบบเลื่อนได้นี้เรียกว่า "ตัวปรับสมดุล" สามารถใช้เพื่อปรับสมดุลเข็มเพื่อต้านทานการเอียงที่เกิดจากความเอียง หากนำเข็มทิศไปยังโซนที่มีความเอียงสูงหรือต่ำกว่า^{[ 48 ]}

เช่นเดียวกับอุปกรณ์แม่เหล็กอื่นๆ เข็มทิศจะได้รับผลกระทบจากวัสดุเหล็กที่อยู่ใกล้เคียง รวมถึงแรงแม่เหล็กไฟฟ้าในบริเวณนั้นด้วย เข็มทิศที่ใช้สำหรับการนำทางในพื้นที่ทุรกันดารไม่ควรใช้ในบริเวณใกล้เคียงกับวัตถุโลหะเหล็กหรือสนามแม่เหล็กไฟฟ้า (ระบบไฟฟ้าของรถยนต์ เครื่องยนต์รถยนต์หมุด เหล็ก ฯลฯ) เนื่องจากอาจส่งผลต่อความแม่นยำของเข็มทิศได้^{[ 49 ]}เข็มทิศใช้งานได้ยากเป็นพิเศษในหรือใกล้กับรถบรรทุก รถยนต์ หรือยานพาหนะอื่นๆ แม้ว่าจะแก้ไขความคลาดเคลื่อนโดยใช้แม่เหล็กในตัวหรืออุปกรณ์อื่นๆ แล้วก็ตาม ปริมาณโลหะเหล็กจำนวนมากรวมกับสนามไฟฟ้าที่เปิดและปิดเป็นระยะๆ ซึ่งเกิดจากระบบจุดระเบิดและระบบชาร์จไฟของยานพาหนะ มักจะส่งผลให้เกิดข้อผิดพลาดของเข็มทิศอย่างมาก

ในทะเล เข็มทิศของเรือจะต้องได้รับการแก้ไขสำหรับข้อผิดพลาดที่เรียกว่าการเบี่ยงเบนซึ่งเกิดจากเหล็กและเหล็กกล้าในโครงสร้างและอุปกรณ์ของเรือ เรือจะถูกแกว่งกล่าวคือ หมุนรอบจุดคงที่ในขณะที่ทิศทางของเรือจะถูกบันทึกโดยการจัดแนวกับจุดคงที่บนชายฝั่ง มีการจัดทำบัตรเบี่ยงเบนเข็มทิศเพื่อให้ผู้เดินเรือสามารถแปลงระหว่างทิศทางเข็มทิศและทิศทางแม่เหล็กได้ เข็มทิศสามารถแก้ไขได้สามวิธี วิธีแรกคือ สามารถปรับ เส้น Lubberให้ตรงกับทิศทางที่เรือแล่น จากนั้นสามารถแก้ไขผลกระทบของแม่เหล็กถาวรได้โดยใช้แม่เหล็กขนาดเล็กที่ติดตั้งอยู่ภายในตัวเรือนของเข็มทิศ ผลกระทบของ วัสดุ เฟอร์โรแมกเนติกในสภาพแวดล้อมของเข็มทิศสามารถแก้ไขได้โดยใช้ลูกเหล็กสองลูกที่ติดตั้งอยู่ด้านข้างของแท่นวางเข็มทิศร่วมกับแม่เหล็กถาวรและแท่งFlinders ^{[ 50 ]}สัมประสิทธิ์${\displaystyle a_{0}}$แสดงถึงข้อผิดพลาดในเส้นลูบ ขณะที่${\displaystyle a_{1},b_{1}}$ผลกระทบทางแม่เหล็กเฟอร์โรแมกเนติกและ${\displaystyle a_{2},b_{2}}$ส่วนประกอบที่ไม่ใช่แม่เหล็กเฟอร์โรแมกเนติก^{[ 51 ]}

กระบวนการที่คล้ายกันนี้ใช้ในการปรับเทียบเข็มทิศในเครื่องบินขนาดเล็กทั่วไป โดยมักจะติดตั้งแผ่นแสดงค่าเบี่ยงเบนของเข็มทิศไว้ถาวรเหนือหรือใต้เข็มทิศแม่เหล็กบนแผงหน้าปัด เข็มทิศอิเล็กทรอนิกส์แบบฟลักซ์เกตสามารถปรับเทียบได้โดยอัตโนมัติ และยังสามารถตั้งโปรแกรมด้วยค่าเบี่ยงเบนของเข็มทิศในพื้นที่ที่ถูกต้องเพื่อแสดงทิศทางที่แท้จริงได้อีกด้วย

เข็มทิศแม่เหล็กชี้ไปยังขั้วแม่เหล็กเหนือ ซึ่งอยู่ห่างจากขั้วโลกเหนือทางภูมิศาสตร์ที่แท้จริงประมาณ 1,000 ไมล์ ผู้ใช้เข็มทิศแม่เหล็กสามารถกำหนดทิศเหนือที่แท้จริงได้โดยการหาทิศเหนือแม่เหล็ก จากนั้นจึงแก้ไขค่าความแปรผันและความเบี่ยงเบน ค่า ความแปรผันถูกกำหนดให้เป็นมุมระหว่างทิศทางของทิศเหนือที่แท้จริง (ทางภูมิศาสตร์) และทิศทางของเส้นเมริเดียนระหว่างขั้วแม่เหล็ก ค่าความแปรผันสำหรับมหาสมุทรส่วนใหญ่ได้รับการคำนวณและเผยแพร่แล้วภายในปี 1914 ^{[ 52 ]}ความเบี่ยงเบนหมายถึงการตอบสนองของเข็มทิศต่อสนามแม่เหล็กในท้องถิ่นที่เกิดจากการมีอยู่ของเหล็กและกระแสไฟฟ้า เราสามารถชดเชยสิ่งเหล่านี้ได้บางส่วนโดยการวางตำแหน่งเข็มทิศอย่างระมัดระวังและการวางแม่เหล็กชดเชยไว้ใต้เข็มทิศเอง นักเดินเรือทราบมานานแล้วว่ามาตรการเหล่านี้ไม่ได้ขจัดความเบี่ยงเบนได้อย่างสมบูรณ์ ดังนั้นพวกเขาจึงดำเนินการเพิ่มเติมโดยการวัดทิศทางเข็มทิศของจุดสังเกตที่มีทิศทางแม่เหล็กที่ทราบ จากนั้นพวกเขาก็หันเรือไปยังจุดเข็มทิศถัดไปและวัดอีกครั้ง แล้วบันทึกผลลัพธ์ลงในกราฟ ด้วยวิธีนี้จึงสามารถสร้างตารางการแก้ไขได้ ซึ่งจะนำมาใช้เมื่อใช้เข็มทิศในการเดินทางในสถานที่เหล่านั้น

นักเดินเรือกังวลเกี่ยวกับการวัดที่แม่นยำมาก อย่างไรก็ตาม ผู้ใช้ทั่วไปไม่จำเป็นต้องกังวลเกี่ยวกับความแตกต่างระหว่างทิศเหนือแม่เหล็กและทิศเหนือจริง ยกเว้นในพื้นที่ที่มีความแปรปรวนของค่าเบี่ยงเบนแม่เหล็กสูงมาก (20 องศาขึ้นไป) ซึ่งเพียงพอที่จะป้องกันไม่ให้เดินไปในทิศทางที่แตกต่างจากที่คาดไว้มากในระยะทางสั้นๆ หากภูมิประเทศค่อนข้างราบเรียบและทัศนวิสัยไม่ถูกบดบัง ด้วยการบันทึกระยะทาง (เวลาหรือจำนวนก้าว) และทิศทางแม่เหล็กที่เดินทางอย่างระมัดระวัง เราสามารถกำหนดเส้นทางและกลับไปยังจุดเริ่มต้นได้โดยใช้เข็มทิศเพียงอย่างเดียว^{[ 53 ]}

การนำทางด้วยเข็มทิศร่วมกับแผนที่ ( การเชื่อมโยงภูมิประเทศ ) ต้องใช้วิธีการที่แตกต่างกัน ในการหาทิศทางจากแผนที่หรือทิศทางจริง (ทิศทางที่วัดโดยอ้างอิงจากทิศเหนือจริง ไม่ใช่ทิศเหนือแม่เหล็ก) ไปยังจุดหมายปลายทางด้วยเข็มทิศแบบโพรแทรกเตอร์จะต้องวางขอบของเข็มทิศลงบนแผนที่เพื่อให้เชื่อมต่อตำแหน่งปัจจุบันกับจุดหมายปลายทางที่ต้องการ (บางแหล่งข้อมูลแนะนำให้ลากเส้นจริง) จากนั้นหมุนเส้นกำหนดทิศทางที่ฐานของหน้าปัดเข็มทิศให้ตรงกับทิศเหนือจริงโดยจัดให้ตรงกับเส้นลองจิจูดที่ทำเครื่องหมายไว้ (หรือขอบแนวตั้งของแผนที่) โดยไม่สนใจเข็มของเข็มทิศเลย^{[ 54 ]}จากนั้นสามารถอ่านทิศทางจริง หรือทิศทางจากแผนที่ ที่ได้ จากตัวบ่งชี้องศาหรือเส้นบอกทิศทางการเดินทาง (DOT) ซึ่งสามารถใช้เป็น ทิศทาง (เส้นทาง) ไปยังจุดหมายปลายทางได้ หาก ต้องการทิศทางทิศเหนือ แม่เหล็กหรือทิศทางจากเข็มทิศจะต้องปรับเข็มทิศตามค่าความเบี่ยงเบนแม่เหล็กก่อนใช้ทิศทางเพื่อให้ทั้งแผนที่และเข็มทิศสอดคล้องกัน^{[ 54 ]}ในตัวอย่างที่ให้มา ภูเขาขนาดใหญ่ในรูปถ่ายที่สองถูกเลือกเป็นจุดหมายปลายทางบนแผนที่ เข็มทิศบางรุ่นสามารถปรับมาตราส่วนเพื่อชดเชยค่าเบี่ยงเบนแม่เหล็กในพื้นที่ได้ หากปรับอย่างถูกต้อง เข็มทิศจะให้ทิศทางที่แท้จริงแทนที่จะเป็นทิศทางแม่เหล็ก

เข็มทิศแบบมือถือสมัยใหม่มักจะมีลูกศรหรือตัวบ่งชี้ทิศทาง (DOT) เพิ่มเติมสลักอยู่บนฐาน เพื่อตรวจสอบความคืบหน้าตามเส้นทางหรือมุมอะซิมุธ หรือเพื่อให้แน่ใจว่าวัตถุที่มองเห็นคือจุดหมายปลายทางจริง ๆ สามารถทำการวัดทิศทางใหม่ไปยังเป้าหมายได้ หากมองเห็นเป้าหมาย (ในที่นี้คือภูเขาขนาดใหญ่) หลังจากชี้ลูกศร DOT บนฐานไปที่เป้าหมายแล้ว ให้ปรับทิศทางเข็มทิศเพื่อให้เข็มทับซ้อนกับลูกศรบอกทิศทางในแคปซูล ทิศทางที่ได้จะเป็นทิศทางแม่เหล็กไปยังเป้าหมาย อีกครั้ง หากใช้ทิศทาง "จริง" หรือทิศทางจากแผนที่ และเข็มทิศไม่มีค่าความเบี่ยงเบนแม่เหล็กที่ตั้งไว้ล่วงหน้า จะต้องบวกหรือลบค่าความเบี่ยงเบนแม่เหล็ก เพิ่มเติม เพื่อแปลงทิศทางแม่เหล็กเป็นทิศทางจริงค่าความเบี่ยงเบนแม่เหล็กที่แน่นอนจะขึ้นอยู่กับสถานที่และเปลี่ยนแปลงไปตามเวลา แม้ว่าค่าความเบี่ยงเบนมักจะระบุไว้ในแผนที่หรือสามารถหาได้ทางออนไลน์จากเว็บไซต์ต่างๆ หากนักเดินป่าเดินตามเส้นทางที่ถูกต้อง ทิศทางที่แสดงโดยเข็มทิศ (ทิศทางจริง) ควรตรงกับทิศทางจริงที่ได้จากแผนที่ก่อนหน้านี้อย่างใกล้เคียง

ควรวางเข็มทิศบนพื้นผิวเรียบเพื่อให้เข็มวางหรือยึดอยู่บนแบริ่งที่เชื่อมติดกับตัวเรือนเข็มทิศเท่านั้น หากใช้ในลักษณะเอียง เข็มอาจสัมผัสกับตัวเรือนเข็มทิศและไม่สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ ส่งผลให้ไม่ชี้ไปยังทิศเหนือแม่เหล็กอย่างแม่นยำ ทำให้ได้ค่าที่ผิดพลาด วิธีตรวจสอบว่าเข็มอยู่ในระดับที่ดีหรือไม่ ให้สังเกตเข็มอย่างใกล้ชิด แล้วเอียงเข็มทิศเล็กน้อยเพื่อดูว่าเข็มแกว่งไปมาได้อย่างอิสระหรือไม่ และเข็มไม่สัมผัสกับตัวเรือนเข็มทิศ หากเข็มเอียงไปทางใดทางหนึ่ง ให้เอียงเข็มทิศเล็กน้อยและเบาๆ ไปในทิศทางตรงกันข้ามจนกว่าเข็มทิศจะอยู่ในแนวนอน สิ่งของที่ควรหลีกเลี่ยงรอบๆ เข็มทิศ ได้แก่ แม่เหล็กทุกชนิดและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ใดๆ สนามแม่เหล็กจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สามารถรบกวนเข็มได้ง่าย ทำให้เข็มไม่สามารถเรียงตัวตามสนามแม่เหล็กโลกได้ ทำให้ได้ค่าที่ผิดพลาด แรงแม่เหล็กตามธรรมชาติของโลกนั้นค่อนข้างอ่อน วัดได้ที่ 0.5 เกาส์และสนามแม่เหล็กจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในครัวเรือนสามารถเกินกว่านั้นได้ง่าย ทำให้เข็มทิศ ไม่สามารถเคลื่อนที่ได้ การสัมผัสกับแม่เหล็กแรงสูง หรือการรบกวนทางแม่เหล็ก อาจทำให้ขั้วแม่เหล็กของเข็มทิศเปลี่ยนไป หรือแม้กระทั่งกลับทิศทางได้ ควรหลีกเลี่ยงบริเวณที่มีแร่เหล็กมาก เช่น หินบางชนิดที่มีแร่แม่เหล็ก เช่นแมกเนไทต์ซึ่งมักสังเกตได้จากหินที่มีพื้นผิวสีเข้มและมีประกายโลหะ แต่ไม่ใช่หินที่มีแร่แม่เหล็กทุกชนิดจะมีลักษณะเช่นนี้ หากต้องการตรวจสอบว่าหินหรือบริเวณใดก่อให้เกิดการรบกวนต่อเข็มทิศ ให้ลองออกจากบริเวณนั้น แล้วดูว่าเข็มทิศเคลื่อนที่หรือไม่ หากเคลื่อนที่ แสดงว่าบริเวณหรือหินที่เข็มทิศเคยอยู่ก่อให้เกิดการรบกวนและควรหลีกเลี่ยง

นอกจากการใช้แม่เหล็กแล้ว ยังมีวิธีอื่นในการหาทิศเหนือ และจากมุมมองด้านการนำทาง มีวิธีที่เป็นไปได้ทั้งหมดเจ็ดวิธี^{[ 55 ]} (โดยที่แม่เหล็กเป็นหนึ่งในเจ็ดวิธีนั้น) เซ็นเซอร์สองตัวที่ใช้หลักการสองในหกหลักการที่เหลือ มักถูกเรียกว่าเข็มทิศเช่นกัน ได้แก่ ไจโรคอมพาสและ GPS-คอมพาส

เข็มทิศไจโร นั้น คล้ายกับไจโรสโคปเป็นเข็มทิศที่ไม่ใช้แม่เหล็กซึ่งใช้ล้อหมุนเร็ว (ที่ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า) และแรงเสียดทานในการ หา ทิศเหนือที่แท้จริง โดยอาศัยการหมุนของโลก เข็มทิศไจโรถูกใช้กันอย่างแพร่หลายใน เรือมีข้อดีหลักสองประการเหนือกว่าเข็มทิศแม่เหล็ก:

• พวกเขาค้นหาทิศเหนือที่แท้จริงนั่นคือทิศทางของ แกนหมุนของ โลกซึ่งแตกต่างจาก ทิศ เหนือแม่เหล็ก
• เข็มทิศ จะไม่ได้รับผลกระทบจาก โลหะ เฟอร์โรแมกเนติก (รวมถึงเหล็ก เหล็กกล้า โคบอลต์ นิกเกล และโลหะผสมต่างๆ) ในตัวเรือ (เข็มทิศจะไม่ได้รับผลกระทบจากโลหะที่ไม่ใช่เฟอร์โรแมกเนติก แต่เข็มทิศแม่เหล็กจะได้รับผลกระทบจากสายไฟทุกชนิดที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน)

โดยทั่วไปแล้ว เรือขนาดใหญ่จะใช้เข็มทิศไจโรเป็นหลัก และใช้เข็มทิศแม่เหล็กเป็นเพียงระบบสำรอง ปัจจุบัน เรือขนาดเล็กเริ่มใช้ เข็มทิศฟลักซ์เกต อิเล็กทรอนิกส์มากขึ้น อย่างไรก็ตาม เข็มทิศแม่เหล็กยังคงใช้กันอย่างแพร่หลาย เนื่องจากมีขนาดเล็ก ใช้เทคโนโลยีที่เรียบง่ายและเชื่อถือได้ ราคาไม่แพงเมื่อเทียบกับระบบอื่นๆ ใช้งานง่ายกว่าGPSไม่ต้องใช้แหล่งพลังงาน และแตกต่างจาก GPS ตรงที่ไม่ได้รับผลกระทบจากสิ่งกีดขวาง เช่น ต้นไม้ ที่สามารถปิดกั้นการรับสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ได้

เครื่องรับสัญญาณ GPSที่ใช้เสาอากาศสองตัวขึ้นไปติดตั้งแยกกัน และผสานข้อมูลกับหน่วยวัดการเคลื่อนที่เฉื่อย (IMU) สามารถให้ความแม่นยำในการกำหนดทิศทางได้ถึง 0.02° และมีเวลาเริ่มต้นทำงานเพียงไม่กี่วินาที แทนที่จะเป็นหลายชั่วโมงเหมือนระบบไจโรคอมพาส อุปกรณ์เหล่านี้กำหนดตำแหน่ง (ละติจูด ลองจิจูด และระดับความสูง) ของเสาอากาศบนพื้นโลกได้อย่างแม่นยำ ซึ่งสามารถคำนวณทิศหลักได้ โดยส่วนใหญ่ผลิตขึ้นเพื่อใช้ในงานทางทะเลและการบิน แต่ก็สามารถตรวจจับการเอียงและการหมุนของเรือได้เช่นกัน เครื่องรับสัญญาณ GPS ขนาดเล็กพกพาได้ที่มีเสาอากาศเพียงตัวเดียวก็สามารถกำหนดทิศทางได้แม้ว่าจะมีการเคลื่อนที่อยู่ก็ตาม แม้ว่าจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วระดับเดินก็ตาม ด้วยการกำหนดตำแหน่งบนพื้นโลกอย่างแม่นยำในช่วงเวลาไม่กี่วินาที อุปกรณ์สามารถคำนวณความเร็วและทิศทางที่แท้จริง (เทียบกับทิศเหนือจริง ) ของทิศทางการเคลื่อนที่ได้ บ่อยครั้งที่การวัดทิศทางที่ยานพาหนะกำลังเคลื่อนที่จริงนั้นดีกว่าการวัดทิศทางที่ส่วนหัวของยานพาหนะชี้ไป ทิศทางเหล่านี้อาจแตกต่างกันหากมีลมพัดขวางหรือกระแสน้ำขึ้นลง

เข็มทิศ GPS มีข้อดีหลักๆ เหมือนกับเข็มทิศไจโร คือ สามารถระบุทิศเหนือจริงได้^{[ 55 ]}ซึ่งแตกต่างจากทิศเหนือแม่เหล็ก และไม่ได้รับผลกระทบจากการรบกวนของสนามแม่เหล็กโลก นอกจากนี้ เมื่อเทียบกับเข็มทิศไจโรแล้ว เข็มทิศ GPS ยังมีราคาถูกกว่ามาก ทำงานได้ดีกว่าในบริเวณขั้วโลก มีโอกาสน้อยที่จะได้รับผลกระทบจากการสั่นสะเทือนทางกล และสามารถเริ่มต้นใช้งานได้เร็วกว่ามาก อย่างไรก็ตาม เข็มทิศ GPS ขึ้นอยู่กับการทำงานและการสื่อสารกับดาวเทียม GPS ซึ่งอาจถูกรบกวนจากการโจมตีทางอิเล็กทรอนิกส์หรือผลกระทบจากพายุสุริยะรุนแรง เข็มทิศไจโรยังคงใช้ในทางการทหาร (โดยเฉพาะในเรือดำน้ำ ซึ่งเข็มทิศแม่เหล็กและเข็มทิศ GPS ใช้การไม่ได้) แต่ในบริบทพลเรือนส่วนใหญ่ได้ถูกแทนที่ด้วยเข็มทิศ GPS ที่มีระบบสำรองเป็นแม่เหล็กแล้ว

• แอสโทรคอมพาส– เครื่องมือสำหรับค้นหาทิศเหนือที่แท้จริงโดยใช้ตำแหน่งของวัตถุทางดาราศาสตร์ 
• การกำหนดทิศทาง– วิธีการกำหนดทิศทาง 
• เข็มทิศมือถือ– เข็มทิศแม่เหล็กขนาดกะทัดรัด 
• ระบบนำทางเฉื่อย– การคำนวณตำแหน่งโดยประมาณอย่างต่อเนื่อง 
• Pelorus (เครื่องมือ) – เครื่องมืออ้างอิงสำหรับการนำทาง 
• รถม้าสองล้อแบบจีนที่หันไปทางทิศใต้ 

• กองทัพเรืออังกฤษ (1915) คู่มือการเดินเรือของกองทัพเรืออังกฤษ ปี 1914บทที่ XXV: "เข็มทิศแม่เหล็ก (ต่อ): การวิเคราะห์และการแก้ไขความคลาดเคลื่อน" ลอนดอน : HMSO, 525 หน้า
• Aczel, Amir D. – นักบรรยายชาวอเมริกันเชื้อสายอิสราเอล (1950–2015) (2001) ปริศนาแห่งเข็มทิศ: สิ่งประดิษฐ์ที่เปลี่ยนแปลงโลกฉบับพิมพ์ครั้งที่ 1 นิวยอร์ก: Harcourt, ISBN   0-15-600753-3
• Carlson, John B (1975). "การวิเคราะห์แบบสหวิทยาการของสิ่งประดิษฐ์เฮมาไทต์ออลเมคจากซานโลเรนโซ เวราครูซ เม็กซิโก" Science . 189 (4205): 753– 760. Bibcode : 1975Sci...189..753C . doi : 10.1126/science.189.4205.753 . PMID 17777565 . S2CID 33186517 .  
• Gies, Frances และ Gies, Joseph – นักประวัติศาสตร์ชาวอเมริกันหน้าที่แสดงคำอธิบายสั้น ๆ ของเป้าหมายการเปลี่ยนเส้นทาง (1994) วิหาร โรงตีเหล็ก และกังหานน้ำ: เทคโนโลยีและสิ่งประดิษฐ์ในยุคกลางนิวยอร์ก: HarperCollins, ISBN   0-06-016590-1
• กุบบินส์, เดวิด, สารานุกรมธรณีแม่เหล็กและธรณีแม่เหล็กโบราณ , สำนักพิมพ์สปริงเกอร์ (2007), ISBN 1-4020-3992-1,978-1-4020-3992-8
• Gurney, Alan (2004) Compass: A Story of Exploration and Innovation , London  : Norton, ISBN 0-393-32713-2
• King, David A. (1983). "ดาราศาสตร์ของชาวมัมลุก". Isis . 74 (4): 531– 555. doi : 10.1086/353360 . S2CID 144315162 . 
• Ludwig, Karl-Heinz และ Schmidtchen, Volker (1997) Metalle und Macht: 1000 bis 1600 , Propyläen Technikgeschichte, เบอร์ลิน: Propyläen Verlag, ISBN 3-549-05633-8
• Ma, Huan (1997) Ying-yai sheng-lan [การสำรวจโดยรวมของชายฝั่งทะเล (1433)], Feng, Ch'eng-chün (บรรณาธิการ) และ Mills, JVG (ผู้แปล), กรุงเทพฯ : สำนักพิมพ์ดอกบัวขาว, ISBN 974-8496-78-3
• เซดแมน, เดวิด และ คลีฟแลนด์, พอล, คู่มือการเดินทางในป่าที่จำเป็น , สำนักพิมพ์แร็กเก็ด เมาน์เทน (2001), ISBN 0-07-136110-3
• Taylor, EGR (1951). "เข็มชี้ทิศใต้". Imago Mundi . 8 : 1– 7. doi : 10.1080/03085695108591973 .
• วิลเลียมส์, เจอีดี (1992) จากเรือใบสู่ดาวเทียม: ที่มาและการพัฒนาของวิทยาศาสตร์การนำทางสำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ดISBN 0-19-856387-6
• ไรท์, มอนเต ดูแอน (1972) ตำแหน่งที่น่าจะเป็นไปได้มากที่สุด: ประวัติศาสตร์การนำทางทางอากาศจนถึงปี 1941สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยแคนซัสLCCN 72-79318 
• โจว ต้ากวน (2007) ขนบธรรมเนียมประเพณีของกัมพูชาแปลเป็นภาษาอังกฤษจากฉบับภาษาฝรั่งเศสโดยพอล เปลลิออต จากต้นฉบับภาษาจีนของโจวโดย เจ. กิลแมน ดาร์ซี พอล พนมเปญ : สำนักพิมพ์อินโดจีน ก่อนหน้านี้ตีพิมพ์โดย กรุงเทพฯ : สมาคมสยาม (1993) ISBN 974-8298-25-6

• "เข็มทิศเดินเรือ" สารานุกรมบริแทนนิกาเล่มที่ 6 ( ฉบับที่ 9) 1878 หน้า 225–228 
• คู่มือการปรับเข็มทิศแม่เหล็ก (Handbook of Magnetic Compass Adjustment) ถูกเก็บถาวรเมื่อวันที่ 29 พฤษภาคม 2019 ที่Wayback Machine
• พอล เจ. แกนส์, หน้าเทคโนโลยีในยุคกลาง: เข็มทิศ
• การบรรยายช่วงเย็นแก่สมาคมอังกฤษ ณ การประชุมที่เซาแธมป์ตัน ในวันศุกร์ที่ 25 สิงหาคม ค.ศ. 1882กล่าวถึงการแก้ไขเข็มทิศโดยใช้ชุดอนุกรมฟูริเยร์