מצפן הוא מכשיר שקובע את כיוון הצפון בעזרת השדה המגנטי של כדור הארץ. הוא עוזר בניווט, במיוחד לים, כי כיוון הוא המידע המרכזי לשיט במרחבים גדולים. המצפן מצביע בקירוב על הקטבים המגנטיים, שהמיקום שלהם שונה מן הקטבים הגאוגרפיים.
מצפן מגנטי בנוי ממחט מגנטית שתלויה על ציר וחופשית להסתובב. המחט מצביעה כמעט תמיד לכיוון הקוטב המגנטי הצפוני. על לוח המצפן מסומנת שושנת הרוחות (הסימון של צפון, דרום, מזרח ומערב) או חלוקה של 360 מעלות, כמו במד זווית. מצפנים מדויקים יותר אף מחלקים את המעגל לאלפיות מעלה ומשמשים לטיווח ארטילרי.
זהו מצפן עם מנסרה (מראה קטנה) שמאפשרת לקרוא את המעלות כשהמחט חופשית להסתובב. כל מערכת המחט נמצאת בתוך קופסה שאיננה עשויה מברזל, כדי שלא תתמגנט. הקופסה מלאה בנוזל שמרגיע את המחט. אם יש בסביבה ברזל או פלדה, השדה המגנטי שלהם יכול להפריע. אז משבצים ליד המצפן מוטות מגנטיים קטנים כדי לכייל אותו עד שהקריאות מדויקות. מצפן פריזמטי יכול גם לקרוא אזימוט, הכיוון בזווית ביחס לצפון (מדידה חשובה בניווט).
במצפן זה המחט הוחלפה בסלילי חישה אלקטרומגנטיים. בליבת הסליל יש ברזל רך שמגיב לשדה המגנטי של כדור הארץ. תנועות הברזל גורמות לזרם חשמלי בסליל, והזרם הזה משקף את הכיוון. קיימים שני סוגים עיקריים: אחד עם שני סלילים ניצבים שמחשבים כיוון מהשוואת הזרמים; והשני עם סליל יחיד, שבו עוצמת הזרם משתנה לפי הכיוון. יתרונו הוא שניתן לקרוא אותו באופן ישיר על ידי מכשירים חשמליים.
גירוסקופ הוא גליל או גלגל מסתובב שמתנגד לשינויים בכיוונו. מצפן גירוסקופי מנצל את התכונה הזו כדי לשמור על כיוון יציב גם כשהאוניות מתנדנדות. הגירוסקופ עצמו לא יודע מהו צפון, אלא יש לכוון אותו חיצונית אל הצפון האמיתי (הגאוגרפי). מצפן כזה יקר אך מדויק יותר מהמצפן המגנטי. ניתן לכוונו אל הצפון הגאוגרפי, ולכן הוא שימושי באזורים קרובים לקטבים, שבהם המצפן המגנטי מתקלקל. מצפנים גירוסקופיים מודרניים, המצוידים בלייזר, יכולים להגיע לדיוק של עשירית מעלה ומשמשים במערכות התבייתות ובלוחמה מונחית.
השימוש במצפן החל בסין בעת העתיקה. אזכור מוקדם מופיע במאה הרביעית. המכשיר הגיע למערב כנראה דרך דרכי המסחר כמו דרך המשי, אם כי ייתכן גם שתגליות דומות נעשו בנפרד.
באירופה נזכר המצפן לראשונה בסוף המאה ה-12 אצל אלכסנדר נקאם (1187). אזכורים נוספים מופיעים אצל כותבים ופואטים במאות ה-13 וה-14, למשל אצל פטרוס פרגרינוס (1269), שפרסם תיאור של מצפן עם ציר יבש וצף. מקורות איטלקיים מיוחסים גם לספני אמאלפי, שלפי עדויות השתמשו במצפן כבר במאה ה-13. בסביבות 1300 שדרגו את המצפן לתיבה עם לוח שנתות ושושנת רוחות, כמו המצפן המוכר היום.
מחט המצפן מצביעה על הרכיב האופקי של השדה המגנטי המקומי. כדי למצוא את הצפון הגאוגרפי יש לתקן את זווית הקריאה לפי הנטייה המגנטית (Magnetic declination), זו הזווית בין המחט לבין הצפון הגאוגרפי.
בניסוי ב-21 באפריל 1820 גילה הנס כריסטיאן ארסטד (פיזיקאי דני) שזרם חשמלי משנה את כיוון מחט המצפן הסמוכה. הממצא הראה קשר בין חשמל ומגנטיות, והוא הוביל לפיתוחים חשמליים ומחקרים מדעיים נוספים.
באיטלקית המצפן נקרא bussola (בוסולה). המילה מגיעה ממילים לטיניות שפירושן "תיבה" או "קופסה". המילה העברית "מצפן" נהגתה על ידי דוד ילין, וקשורה לכיוון הצפון.
מצפן הוא כלי שעוזר למצוא את הכיוון. הוא משתמש בשדה המגנטי של כדור הארץ. כך אפשר לדעת איפה הצפון.
המצפן הפשוט מכיל מחט מגנטית. המחט עומדת על ציר ומצביעה לכיוון הצפון המגנטי. על הלוח יש סמל של הרוחות, שמראה צפון, דרום, מזרח ומערב.
זה מצפן עם עדשה קטנה שמקלה על קריאת המעלות. המחט שרויה בנוזל כדי שלא תטלטל.
במקום מחט יש סליל חשמלי שמייצר זרם לפי הכיוון. כך מכשירים חשמליים יכולים לקרוא את הכיוון ישירות.
גירוסקופ הוא חלק מסתובב שנמנע משינויים בכיוון. מצפן כזה נשאר יציב גם אם הספינה מתנדנדת. הוא יקר אך מדויק.
המצפן הומצא בסין מזמן. הוא הגיע לאירופה בימי הביניים. ספנים מאמלפי השתמשו בו בים התיכון. במשך הזמן שיפרו את המצפן והפכו אותו לצורת תיבה עם לוח.
המחט מצביעה אל הצפון המגנטי, לא תמיד אל הצפון הגאוגרפי. ההפרש נקרא "נטייה מגנטית". צריך לתקן את קריאת המצפן כדי למצוא את הצפון האמיתי.
באיטליה קוראים לו bussola (בוסולה), שפירושו תיבה. בעברית קוראים לו מצפן.
תגובות גולשים