当飞机处在低速飞行时，飞行员可以通过观察地面，根据地平线的位置可以判断出飞机的姿态。但是驾驶员身体的姿态会随飞机的姿态而变化，所以这种感觉有些时候并不可靠。例如当飞机转了一个很小角度的弯，机身倾斜得很厉害，驾驶员可能一时不能很快地调整好自己的平衡感觉，从而不能正确地判断地平线的位置，就可能导致飞机不能恢复到正确的飞行姿态上来。还有飞机在海上做夜间飞行，漆黑的天空与漆黑的大海同样都会闪烁着星光或亮光。在这茫茫黑夜中很难分辨哪里是天空，哪里是大海，稍有失误，就有可能把飞机开到海里去。

为了飞行的安全，就非常有必要制作出一种能指示飞机飞行姿态的仪表。这块仪表必须具有这样一种性能，即能够显示出一条不随着飞机的俯仰、倾斜而变动的地平线。在表上这条线的上方即为天，下方即为地。天与地都分别用不同的颜色予以区别，非常醒目。但是为了怎样才能造出这条地平线，飞机设计者们颇费脑筋，最后从玩具陀螺中获得了灵感。

儿时大家都玩过陀螺。它的神奇之处在于当它转动起来以后，无论你如何去碰它，它总能保持直立姿态，决不会躺倒。而且它转的越快，这种能保持直立的特性就越强。换句话说：陀螺转动起来后，它可以保持它的旋转轴的指向不受外界的干扰，指向它起始的方向。利用这个原理，在19世纪末就制造出来陀螺仪，它的核心部分是一个高速转动的陀螺，专业术语叫转子。把转子装在一个各方向均可自由转动的支架上，这就是陀螺仪。把陀螺仪安装到其他设备上，不管这个设备如何运动，陀螺仪内转子旋转轴的方向是不会改变的。飞机发明后不久，陀螺仪就被用到了飞机上。把陀螺仪的支架和机身连在一起，它的转子在高速旋转时，旋转轴垂直于地面，有一根横向指示杆和转子轴垂直交叉相连。飞机可以改变飞行姿态，但转子轴会始终指向地面，横向标示杆就始终和地平线平行，它在仪表中被叫做人造地平线，这个仪表被称为地平仪，也叫姿态指引仪。

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