A direção da proa de uma embarcação é medida por 2 instrumentos:
Agulhas magnéticas
Agulhas giroscópicas

Agulhas Magnéticas
O seu princípio de funcionamento é, há um sensor magnetizado que procura a direcção do Norte mas aqui, em vez de ser um simples ponteiro, é antes um grupo aglutinado de barras magnetizadas, solidárias com uma Rosa dos Ventos e uma bóia – Capitel - flutuando o conjunto numa mistura do água e glicerina, contidos dentro de um receptáculo chamado Morteiro.

É, portanto, uma rosa graduada que procura a direcção do Norte, indicando, ao mesmo tempo a direcção da proa.A leitura da proa (magnética ou da agulha) é feita junto a uma marca de referência gravada no Morteiro (a Linha de Fé), alinhada rigorosamente segundo uma paralela à linha longitudinal do navio — popa-proa
Este conjunto, apoiado numa suspensão tipo Cardan, é tradicionalmente implantado num suporte conhecido por Bitácula onde se inserem todos os tipos do correctores que pretendem compensar, ou pelo menos minorar, as influências magnéticas desviantes inerentes ao próprio navio.

Como já vimos, as Agulhas Magnéticas sofrem uma forte influência do material ferroso do navio. Dai que, para melhorar a fiabilidade da sua informação, seja necessário:

1 - Proceder periodicamente, sempre que o navio sofra reparações ou embates e quando haja alterações significativas nos circuitos eléctricos, a uma compensação do magnetismo próprio do navio, por intermédio dos correctores referidos, de maneira a que os desvios existentes às diversas proas possam ser reduzidos a valores
mínimos.

2 - Determinar uma Tabela de Desvios, em que figuram para cada proa os
valores correspondentes de desvio (que muito raramente conseguem eliminar-se na totalidade), também periodicamente actualizada.

Agulha Giroscópica

A Agulha Giroscópica, também conhecida por Girobússola ou, mais simplesmente, por Giro, não tem nada de magnético, sendo o seu principio de funcionamento completamente diferente.
Comecemos por nos referir ao giroscópio livre, que não é mais que um corpo com parte significativa da sua massa concentrada na periferia lançado em rotação sobre si próprio com alta velocidade. Um corpo em tal situação reúne duas propriedades importantes:

A Rigidez no Espaço, que faz com que o giroscópio mantenha o seu eixo de rotação paralelo a si próprio, mesmo quando se desloca;

A Precessão, que consiste na característica que faz com que, quando alguma força actua de forma a pretender alterar-lhe a direcção em que aponta o seu eixo de rotação, ele reaja rodando esse eixo numa direcção perpendicular à força actuante, como que procurando uma posição em que essa força deixe de perturbar a sua Rigidez no Espaço.

A Agulha Giroscópica, ou Girobússola, não é mais que um giroscópio a cujas extremidades do eixo de rotação se aplica um sistema de vasos comunicantes de mercúrio que, por acção da gravidade, exerce uma força no giroscópio que o obriga a precessar, levando-o a prolongar o referido eixo com a direcção Norte-Sul.

Na verdade, ao longo de um dia completo, se o giroscópio fosse livre, ele manteria o seu eixo apontado sempre na direcção do espaço em que tivesse sido lançado o que implicaria, para um observador situado a superfície da Terra, que o giroscópio desse (aparentemente) uma volta sobre si próprio.

Com o sistema de precessão referido, à medida que a Terra vai rodando e o eixo do giroscópio se inclina em relação à superfície da Terra, o mercúrio corre para um dos lados aplicando uma força de sentido vertical ao eixo de rotação que o obriga a precessar, procurando uma posição em que a rotação da Terra não implique desequilíbrio no sistema de vasos comunicantes. Essa posição só é encontrada quando o eixo do giroscópio se prolonga com o eixo de rotação da Terra.
Por isso, a girobússola indica o Norte Verdadeiro.
Tudo isto é teoricamente verdade para um giroscópio situado no Equador e num navio parado.

À medida que o navio se move, ou que se desloca em latitude, aparecem forças adicionais ou diferentes que determinam que, para o sistema funcionar bem, existam correctores reguláveis para a latitude e a velocidade. Como sistema mecânico que é, uma girobússola é passível de imperfeições que podem provocar eventuais pequenos atritos, que se traduzem no já mencionado Erro da Giro.

É frequente o Giro estar colocada a bordo num compartimento situado abaixo da linha de água, para furtar um pouco o equipamento ao balanço.

Esteja ou não aí localizada a giro-mãe, a sua informação é transmitida electricamente para diversos outros equipamentos em que há necessidade de conhecer a proa, como, por exemplo:
O Radar,
O Sonar,
O Radiogoniómetro,
O Giropiloto,
Repetidoras - de configuração semelhante a qualquer agulha, colocadas na ponte de comando ou no exterior.

A Girobússola tem, no entanto, três vulnerabilidades importantes:
—É eléctrica, ou seja, o movimento de rotação é-lhe imprimido por um motor eléctrico, falhando quando a corrente falha
—Necessita, quando lançada, de algum tempo para estabilizar em direcção (pelo menos vinte minutos);
—Está sujeita a avarias

Em contrapartida a Agulha Magnética
— Não necessita de alimentação
— Está sempre estabilizada, se bem afinada;
— É muito pouco sujeita a avarias.

Por este motivo é que a Agulha Magnética não foi, nem deverá ser nunca, posta de parte, continuando obrigatoriamente a fazer parte do equipamento dos navios, mesmo dos mais modernos, como sistema de orientação de recurso.

Funcionamento da Girobússola:
O Giroscópio funciona através do principio darigidez no espaço - Em termos muito resumidos, este principio diz que se um objecto for colocado no espaço a girar, o seu eixo de rotação manterá sempre a mesma direcção em que foi lançado. Se um corpo for colocado, livre de influências externas, a girar dentro de uma nave espacial a uma estrela, fixa no Universo, por mais manobras que a nave fizesse, o eixo desse corpo (giroscópio) apontaria sempre na mesma direcção.

Precessão do giroscópio
A precessão é a reacçãoque o giroscópio tem a toda a força tendente a desviar o seu eixo da direcção em que se encontra. Aplicando-se uma força externa a um giroscópio, ele reagirá rodando o seu eixo num plano a 90º com a direcção da força.

O movimento de rotação da Terra faz com que a direcção do eixo do giroscópio varie relativamente a esta. A Terra ao rodar faz com que o eixo do giroscópio se afaste do plano horizontal terrestre e assim o peso aplicado no giroscópio exercerá uma força (externa) no seu eixo, tentando pô-lo paralelo á superfície Terrestre, fazendo-o precessar para o Pólo Norte.