指南针是我国古代劳动人民的结晶。早在战国时期,就已经发现了天然磁石吸铁和指示南北的现象。磁石把许多铁屑紧紧吸在起,当时把磁石叫做“慈石”就像母亲拥抱孩子一样。
古代指南车人们利用磁石指示南北的特性,制成了指南工具—司南。《韩非子·有度篇》有明确记载:“先王立司南以端朝夕”。由此可见,司南在韩非之前就已经出现了，这是古代人民的智慧结晶。
汉代司南
到了汉代时期，司南的形制和使用方法在《论衡·是应篇》中有所叙述:一把小勺,安放在地盘上,小勺静止时,勺柄指向南方。后人根据这条资料和地下出土的汉代地盘实物,制成了汉代司南模型。小勺是用天然磁体磨成的,勺头底部是半球面,非常光滑,外力拨动勺柄,勺体即以球面顶端为圆心在地盘上旋转。地盘用铜做成,内圆外方。中心圆的圆面也磨得非常光滑,尽量减少勺体与地盘的摩擦,以保证勺体指示方向的准确性;中心圆外围依次布列八卦、天干(缺“改己”)、地支和二十八宿,除重合的不计外,共标出了24个方向。当小匀静止时,可以很方便地识别所指示的方向。这种勺形司南到8世纪时仍在应用。唐人韦肇的《瓢赋》中就有描述。
唐代天文铜镜
进入宋代时期,我国民间已经会制造人工磁体,这是一个跨越式飞跃。制造人工磁体的方法有两种:一是把铁片剪成鱼形,放在火里烧红,趁热夹出,顺南北方向放置地面,冷却后因受地磁感应而带有了磁性;虽然磁性很弱,但人们用这种方法制成了指南鱼。另一种方法是把钢针放在天然磁体上摩擦,因传磁面有了磁性。据沈括《梦溪笔谈》记载,北宋时有四种不同装置的针型指南针即水浮法、缕悬法、指甲法和碗唇法。
北宋缕悬法指南针
缕悬法是把一根磁针用单丝粘住,悬在木架上,针下则安放一个标有方位的圆盘,静止时,钢针就指示南北。沈括在试验缕悬法指南针时,多次发现磁针并不是指示正南正北,而是微偏西北和东南,从而发现了地磁偏角一—地球南北极连线交叉构成的夹角。
北宋水浮法指南针水浮法指南针是把磁针横穿灯草心,放在水碗内，利用灯草的浮力和水的滑动力,磁针则指示南北。缕悬法指针转动灵活,在指导方位上准确性较高,但使用时不能有风,物体不得晃动,有很多限制。水浮法指南针漂浮水面,能相对保持磁针的水平和稳定,比较实用,正是这种指南针,首先应用于航海事业。
元代指南龟
我国是最早把指南针应用于航海的国家。指南针在航海上的应用,又加速了指南针本身的发展。到了南宋时期,开始把磁针与分方位的装置组成一个整体，这种仪器近代叫罗盘,古代则有不同的名称,或曰地螺(罗),或曰针盘,还有叫子午盘、定盘针、经盘的。1274年(宋度宗咸淳十年)吴自牧《梦粱录》里面提到,舟船遇“风雨冥晦时,惟凭针盘而行”。最晚到这时,指南针已经发成罗盘针了。但直到明代中叶,罗盘针仍然是水浮针。
明代航海水罗盘
元朝时期,还造成了立针式的指南工具—指南龟和指南鱼:在木刻的危鱼腹部安装磁体,下用立针支撑。它们的优点是以立针代替水浮,缺点是仍未与划分方位的装置配合成一个整体,使用不很方便。中国发明的指南针,在12世纪以后传到了阿拉伯国家和欧洲。
清代航海旱罗盘指南针的发明和应用,推动了世界航海事业的发展和中西文化的交流。由此也可以看出指南针在航海中的地位和作用，指南针的发明是对人类的历史又一重大贡献 。
