手機定向是怎樣實現的？

現在的智能手機一般都帶有指南針功能，給我們帶來了極大的方便。但你想過沒有，它究竟是如何識別方向的呢？

迅速普及的智能手機，為我們帶來了極大的方便。在使用手機時，有人也許注意到，它還能當指南針用。

那么，手機是怎么知道哪個方向是南、哪個方向是北的呢？有人說，“那還不簡單，它里頭肯定有個指南針唄”。話是這么說，但就算你把手機大卸八塊，也不可能在一堆元件中找到那個存在于想象中的“針尖晃晃悠悠指向南方”的“指南針”——的確，手機里根本就沒有這個東西。

那么，它是怎么知道方向的呢？

認真說起來，其中蘊含的道理，很可能比你想象的還要復雜得多呢！為了更深入地理解它的原理，還是讓我們從指南針開始講起吧。

源遠流長指南針

早在我國的戰國時代，就已經出現了一種可以指示方向的器具“司南”，意思就是“指南”。人們將天然的磁石磨成勺狀，磁石的南極被磨制成勺柄，然后把這個磁勺放在青銅制成的光滑的盤面上。輕輕旋轉磁勺，當它停止轉動時，勺柄指向的就是南方。可以說，司南是最早的利用地磁場辨別方向的儀器，也是現代指南針的原型。隨著社會（特別是航海業）的不斷發展，人們對指示方向的需求越來越迫切。到了北宋，人們將薄鐵片裁剪成魚形，然后用地磁場將它磁化，這就是所謂的“指南魚”。行軍時，將指南魚隨身攜帶；使用時，讓它浮在水面上就可以指南。后來，人們又用磁石來摩擦鋼針使之磁化，由此制成指南針，后來又一步步演化成現代指南針的形狀。

其實，不管是司南、指南魚還是指南針，它們之所以能夠定向，都是因為它們與地球的磁場之間存在著相互作用力的緣故。在這個微弱的力的作用下，易被外力左右的司南、指南魚或指南針就可以被推動，直到指示的方向趨于穩定時，這個作用力的力矩也就逐漸消失了。這時，它所指的就是地磁的南北方向。

地球表面是有磁場的，這個磁場的南北極與地球地理意義上的南北極正好相反：地球的南極對應地磁場的北極（磁北極），地球的北極對應地磁場的南極（磁南極）。也就是說，指南針的南極，指示的其實是磁北極的方向。不僅如此，地理意義上的南（北）極和地磁場的北（南）極還并不重合，而存在著一個11°左右的夾角。研究表明，地球的磁南極和磁北極的位置并不固定，而是會移動的。盡管如此，地磁場的南北極在不太長的時間段內還是比較穩定的，因此，我們可以通過探測地磁場來獲得關于地理方位的精確信息。

手表指南法

在野外，白天看太陽、晚上找北極星，都不難判斷方向。更高級一些的方法，則要用到手表（僅適用于有表盤的手表）和太陽。比如現在是早上8點，那么將這個“8”除以2，得到了“4”；再將手表表盤上“4”的刻度位置指向太陽，那么此時表盤上“12”的刻度指向的就是北方。如果是下午4點，先要換算成16時，再將這個“16”除以2所得的“8”對準太陽，那么“12”所指的就是北方。這只是個粗略的方法，因為某個時刻太陽在天空中的位置一年四季是有變化的。

在指南針中，被磁化的小磁針在地磁場的作用力下會發生偏轉，最終磁針會沿著地磁場的南北方向排列，從而為我們指明方向。那么，手機也是靠磁針偏轉來進行定向的嗎？

答案是否定的。原來，在手機內部有個特殊部件，叫做“電子指南針”。它與我們印象中的指南針不同，并不是一根細小的磁性金屬，而是由一層層的薄膜構成的。它能夠感應到地磁場的方向，進而將這種感應轉化為智能手機可以識別的電信號，以此實現定向。這一功能可以通過兩種效應實現，第一種叫做霍爾效應，第二種叫做磁電阻效應。

（撰文：楊華禮、伊曉輝、楊翠、董玉權）