O 'compasso'
Pela metade do século dezoito, a máquina de calor tinha-se estabelecido como elemento essencial do domínio do homem sobre o seu ambiente. De fato, foi o sucesso da máquina a vapor que atraiu a atenção de homens como Carnot, Watt e Thompson para o estudo do calor. A energia química contida nos combustíveis fósseis ou orgânicos tinha suplementado a força dos cavalos e da água corrente muito antes que qualquer progresso real fosse realizado em nossos conhecimentos sobre a termodinâmica. No campo da eletricidade e do magnetismo, as coisas aconteceram de modo muito diferente, no sentido de que receberam pouco encorajamento ou estímulo da tecnologia existente.

Isto não significa que o homem nada sabia sobre a eletricidade ou o magnetismo, antes dos tempos modernos. Um óxido de ferro magnético pode ser encontrado em muitas partes do mundo, e a literatura grega contém grande quantidade de referências à magnetita. Os antigos sabiam que ela pode atrair pedaços de ferro, e que o ferro comum pode ser magnetizado, quando é atritado contra um pedaço de magnetita. Acredita-se que os chineses sabiam, além disso, que um ímã aponta para o norte e para o sul, quando pode girar livremente. No século doze, esta notável propriedade tornou-se conhecida na Europa, e o compasso tornou-se um novo e importante instrumento utilizado na navegação. Os gregos estavam também familiarizados com uma curiosa propriedade do âmbar, resina natural de origem vegetal. Quando o âmbar é friccionado, atrai pequeninos pedaços de papel e poeira. Entretanto, além dessas observações elementares e 'poderes místicos', nada se conhecia sobre a eletricidade e o magnetismo, até que passaram a ser objeto de estudo científico.

A primeira investigação experimental sobre o magnetismo foi relatada por Picard Peregrinus em 1269. Peregrinus utilizou uma magnetita esférica, marcando nela dois pólos onde sua atração magnética parecia especialmente forte. Verificou também a tendência de um pólo para procurar a direção norte, enquanto o outro procura a direção sul. Descobriu que pólos iguais se repelem, e que pólos diferentes se atraem; descobriu ainda que uma magnetita pode ser partida em dois pedaços, formando dois ímãs em lugar de um. Peregrinus verificou igualmente a semelhança magnética entre uma magnetita esférica e a terra. Ambas influenciavam uma pequena agulha de bússola, de maneira muito semelhante. Não obstante, os escritores dos séculos seguintes continuaram a supor que a agulha da bússola aponta para a Estrela do Norte, a Grande Ursa, ou para alguma misteriosa montanha localizada no norte.

Formas primitivas de compasso, usualmente, nada mais eram que um pequeno pedaço de ferro magnetizado flutuando sobre madeira e colocado sobre um recipiente de madeira cheio com água. 'Compasso' é o nome dessa estrutura toda que contém como elemento básico o magneto.  Mais tarde apareceram a agulha com pino e o cartão do compasso --- um disco dividido nos trinta e dois "pontos" iguais do compasso. As bússolas eram montadas de tal maneira que virtualmente não eram afetadas pelos movimentos de um navio.

Além de sua utilidade óbvia como instrumento capaz de indicar o norte, o compasso tinha outra característica que levantou o interesse dos navegadores. Durante o século quinze, descobriu-se que a agulha do compasso não aponta precisamente para o pólo geográfico verdadeiro, sendo inclinada segundo um pequeno ângulo, em relação à direção norte-sul verdadeira. Este ângulo varia de lugar para lugar, sendo ocasionalmente igual a zero, como observou Colombo em sua viagem de 1492. 0 desvio angular da agulha do compasso em relação ao norte verdadeiro foi chamado de "desvio magnético", ou variação do compasso".

Em 1544, foi descoberta por Georg Hartmann, clérigo alemão, outra propriedade inesperada da agulha magnética. Ela foi redescoberta independentemente por Robert Norman, fabricante inglês de bússolas, em 1576. Esses dois homens descobriram que se uma agulha de compasso for suspensa por seu centro de gravidade, de tal maneira que fique livre para movimentar-se tanto vertical quanto horizontalmente, ela não ficará na posição horizontal, quando estiver em repouso, mas inclinar-se-á para baixo, em geral, em um ângulo chamado "mergulho" ou "inclinação", que também varia de lugar para lugar. 0 livro de Norman, The Newe Attractive (1581), continha a primeira sugestão de que o lugar para onde aponta o compasso está realmente no interior da terra.
Em 1608, Henry Hudson descobriu que a agulha do compasso ficava quase na vertical, em um lugar situado no paralelo 75 de latitude norte. Mas, como a variação do compasso, o mergulho magnético (inclinação magnética) também varia de ano para ano, bem como de lugar para lugar. Nenhum dos dois podia prover uma solução de confiança para o problema da determinação da longitude.

A Terrella de Gilbert; um Modelo da Terra
0 estudo moderno do magnetismo e da eletricidade começou com o trabalho de William Gilbert (1540 -1603). Gilbert, o maior cientista experimental inglês de seu tempo, era médico praticante em Londres. Realizou grande parte de seu importante trabalho sobre eletricidade e magnetismo enquanto era médico da Rainha Elizabeth. Seus resultados foram registrados em um grande livro, De magnete (Sobre o Ímã), publicado em 1600.

Quando a linha foi colocada em qualquer ponto eqüidistante de A e B --- sobre o equador magnético --- verificou-se que a agulha permanecia paralela à superfície da magnetita, como em C. 0 mergulho magnético no equador era sempre igual a zero. Entretanto, quando colocada nos pólos, a agulha ficava sempre perpendicular à superfície. Nos pontos intermediários, a inclinação da agulha em relação à superfície variava com sua distância dos pólos, como nos pontos E, F, G e H. Ele então traçou círculos paralelos ao equador, correspondendo aos lugares de igual inclinação da agulha. 0 comportamento magnético de sua magnetita globular levou Gilbert a conceber a Terra como um imenso ímã esférico. Sua magnetita experimental era meramente uma miniatura da Terra, pelo que ele a chamou de terrella.