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离开新斯科舍省哈利法克斯数天后，在距离陆地数百千米的一个地方，我正坐在一艘开往英国的游艇的舵柄旁，突然一只棕色的小鸟不知从哪里冒了出来，摇摇晃晃地落在我旁边的护栏上。它太累了，以至于当我靠近它时，它都没有试图飞走。与毫不费力地掠过游艇的管鼻鹱（fulmar）不同，这只可怜的小鸟显然不熟悉海洋，但它拒绝了我们提供给它的食物和水，最终它绝望地拍打着翅膀飞走了。这很可能是一只被大风吹离了航线的黑顶白颊林莺，又或许它犯了一个灾难性的导航错误，出发时就走错了方向。
对任何导航者而言，无论是人类还是非人类，第一个挑战就是确保自己在朝着正确的方向前进。这个过程被称作“ 定向 ”（orientation）。视觉地标通常会提供必要的线索，但如果你身处某个陌生的地方，或者在没有任何地标的开阔海面上，你将需要某种罗盘。
太阳并不总是随时可见，但它可靠地从东方升起，在西方落下，而当它抵达天空的最高点时（正午），它总是在你的正北或正南方向——除非在热带地区，它有时会在你的头顶正上方。
所以至少从理论上来说，太阳可以帮助你搞清楚你朝向何方。
但是使用太阳作为指南针并不简单。当地球绕地轴自转时，太阳会在天空中划出一道弧线，它在地平线上升起和落下的点以及它所遵循的路径的高度取决于一年当中的时间和你所在的纬度。例如，在热带地区，太阳在早上几乎垂直升起，午后同样近乎垂直落下。相比之下，在中纬度地区，太阳在天空中所走的路径更长且更低。
在极地，太阳会持续数月停留在地平线之上（“午夜太阳”）或者之下。
北半球中纬度地区白天太阳的典型路径
太阳在天空中的运动由其不断变化的
方位角
（azimuth）来确定：这是真北与地平线上位于其正下方的点之间的夹角。
假设你身处9月的英格兰，而且像燕子一样，想往南去，如果你根据太阳调整自己的路线，会发生什么呢？黎明时分出发，让太阳在你的左边（方位角为90°），你会朝着正确的大方向前进。但是随着时间的推移，太阳的方位角逐渐改变，你的路线会向右弯曲。到正午时，太阳在正南方（方位角为180°），你会向西移动；而到了傍晚，当它在西边落下时，你会发现自己在向北行进。实际上，你可能会走出一条大致呈U形的路线，这不是一个令人满意的结果。
只有考虑到太阳不断变化的方位角，你才有望沿着稳定的路线前进。但如何做到这一点呢？
答案是一种名为时间补偿太阳罗盘的东西，你可能会惊讶地发现，这种设备曾经竟然影响了第二次世界大战的进程。
1940年法国沦陷后，埃及境内的英国军队面临着被驻扎在埃及西边（利比亚）的一支规模较大的意大利军队碾压的严重威胁。当时，对英国来说，埃及和整个中东似乎有很大可能会丢失。没有了苏伊士运河和伊拉克的油田，英国很可能会战败，那样的话，轴心国就所向披靡了。如果发生了这种事，整个世界如今将完全不同。
在非常偶然的情况下，一个名叫拉尔夫·巴格诺尔德（Ralph Bagnold，1896—1990）的杰出人物恰好在这个关键时刻抵达了开罗。作为一名优秀的领航员，他曾在20世纪二三十年代驾驶简易的福特汽车探索了当时尚未被测绘的撒哈拉沙漠东部腹地。尽管巴格诺尔德只是一名少校，但他大胆地忽略“常规渠道”，找到了一种直接向新任总司令阿奇博尔德·韦维尔将军（General Sir Archibald Wavell）发送备忘录的方法。
他建议成立由经过专门训练的志愿者组成的巡逻队，这些人可以乘坐“适于沙漠的车辆”深入敌后，进行情报收集并实施打了就跑的游击战术。韦维尔立刻召见了他，并被巴格诺尔德的话深深打动。在韦维尔将军的全力支持下，巴格诺尔德很快就找到了需要的人手，并成立了后来广为人知的“远程沙漠作战部队”（Long Range Desert Group，简称LRDG）。
不久后，当意大利人开始沿着地中海海岸向东挺进时，第一批远程沙漠作战巡逻队正秘密地向西行进，穿越往南500千米处的沙漠地带。他们发动的一系列突袭取得了重大成效：意大利人是如此惊慌失措，以至于他们的行军进程延迟了数月。这次拖延行动给了英国增援的时间，使他们在不久之后能够击退意大利军队。远程沙漠作战部队继续在后来的沙漠战役中发挥重要作用，但在战争结束时被解散，也许正因如此，它的杰出成就不如大约在同一时期成立的英国特种空勤团（Special Air Service，简称S.A.S.）那么有名。
精确的沙漠导航是远程沙漠作战部队的行动得以成功的关键。巡逻队依靠它才能在沙漠深处极具考验性的严酷环境中生存下来。但是存在一个问题：磁罗盘对他们来说，用处不大。它们不仅对崎岖的路况反应不佳，而且也不可靠，因为卡车的钢架会产生很大的误差。事实上，只有在和车辆保持一段距离的情况下才能指望磁罗盘起作用。由于巡逻队必须快速行进，不能经常停下来，所以他们迫切需要别的东西来让他们始终朝着正确的方向前进，而且这种东西在颠簸起伏的卡车上也能良好运行。
答案就是巴格诺尔德在其于和平年代进行的沙漠旅行中发明的简易式的时间补偿太阳罗盘。它包括一个可调节的圆形表盘，其边缘刻有以度为单位的标记，并且有一根垂直的指针可以在表盘上投下影子。一系列卡片（每一张代表3°）显示了一天中每隔一段时间太阳的方位角。
这种设备被用来校准罗盘，尽管它们在夏天的正午时分无法使用，因为太阳投射的影子太短，无法触及表盘边缘的刻度。这为远程沙漠作战部队的士兵们提供了一个颇受欢迎的借口，使他们可以停下来躲避几乎垂直的阳光。在夜晚，导航员可以通过观察星星来确认自己的位置。
巴格诺尔德在他战前的探险记录中生动地描述了他们在沙漠中使用太阳罗盘导航的情形：
我们唯一的想法就是保持清醒，并将太阳投射到罗盘上的狭窄阴影保持在标记既定方向的箭头上，因为我知道那片小绿洲很难找，所以急于马上找到。相比之下，这就像是从纽卡斯尔出发，用罗盘判定方位，并试图在一片模糊的岩石洼地里找到一座小花园，而这片洼地的大小和伦敦差不多，距离也一样（大约450千米）……
我已经设定好了路线，以便从西南方向靠近这片绿洲……但现在一切都是陌生的；没有一件事与记忆中的做法相符。我们标绘的位置表明（绿洲）就位于东北方向8~10英里
的某地，但是走了这么长时间，我们很可能产生了数英里的误差……在半明半暗的次日清晨，我们只能隐约看到附近山丘的轮廓。东北风轻轻吹来，我清晰地感觉到了骆驼的存在……（因此，我决定）朝这股风的方向驶去，尽管四周的景象看起来很陌生。走了数英里后，我在正前方看到了绿洲的边缘。
由于其他动物没有巴格诺尔德用来校准太阳罗盘的导航表，所以你或许会认为它们不可能靠太阳来掌控方向。但是你永远不要低估自然选择的力量，尤其是那些已经存在了数亿年的生物。
动物可能会使用太阳罗盘的最早迹象出现在英国贵族、博学家约翰·卢伯克爵士（Sir John Lubbock，1834—1913）的作品中。尽管卢伯克的个性与近乎同时代的法布尔截然不同，但他依然是昆虫导航奇观的先驱研究者。作为银行家、政治家、考古学家、人类学家兼生物学家，卢伯克是查尔斯·达尔文的密友、邻居和忠实门徒。虽然现在几乎被人遗忘，但他在那个时代是著名的公众人物。
卢伯克特别喜爱蚂蚁，并在他的乡间宅第里养了很多蚂蚁，和法布尔一样，他在那里探索了蚂蚁的导航能力，不过是以一种更正式的方式。幸运的周末访客可以参观他心爱的玻璃隔断内的蚁群。
卢伯克想查明庭院里的黑色蚂蚁是如何找到回巢的路的。他首先证实的是，与法布尔的红蚂蚁不同，庭院里的黑色蚂蚁可以追踪气味线索，但随后他注意到一件奇怪的事，即在研究过程中，他用来照明的蜡烛似乎影响了它们的行为。困惑不解的他展开了进一步的实验，并最终得出结论，这些蚂蚁的定向“在很大程度上受到了光照方向的影响”。卢伯克过于谨慎，没有提出更大胆的论断，但是正如后来的研究所揭示的那样，这些蜡烛显然充当了太阳的角色。这一非凡的发现于1882年发表。
到20世纪初，许多科学家都在研究蚂蚁的导航能力。在这些人中，最引人注目的或许是那位来自瑞士洛桑的名叫菲利克斯·桑茨奇（Felix Santschi，1872—1940）的古怪的内科医师。1901年，29岁的他来到突尼斯，定居在凯鲁万（Kairouan）的古城区。在这处偏远的要塞——所谓的“马格里布的麦加”，直到去世前不久，他一直在为当地人服务。
19世纪90年代，作为一名年轻学生，桑茨奇曾随一支大型科学考察队前往南美洲，并在那里对蚂蚁产生了浓厚的兴趣。后来他生活在撒哈拉沙漠的边缘，能够利用业余时间来观察和收集生活在干旱的乡村地区的许多不同物种。不久之后，桑茨奇开始发表有关蚂蚁导航的科学论文。他的发现是开创性的，但由于它们被发表在不知名的瑞士期刊上，所以在当时基本上没有引起人们的注意。
桑茨奇是一位天才般的实验主义者，和他那个时代的许多顶尖科学家不同，他的理论是在对动物在自然栖息地的 实际 行为进行密切观察的基础上发展起来的，而不是基于它们 应该 做什么的假设而展开的实验室实验。
尽管卢伯克发现了光的重要性，但关于蚂蚁导航的争论仍然主要局限于气味痕迹可能发挥的作用。然而，桑茨奇从他的田野调查中发现，他感兴趣的沙漠蚂蚁在归巢时，并不会沿着它们出发时所走的那条蜿蜒迂回的路线。实际上，它们返回时的路线多多少少有些直，甚至可以说是一条“捷径”。无论如何，极端的高温意味着任何气味踪迹所依赖的挥发性化学物质都会很快蒸发，导致无法发挥任何作用。
很难解释这种非同寻常的行为。同样生活在北非的法国土木工程师维克多·科尔内茨（Victor Cornetz，1864—1936）是研究沙漠蚂蚁的同人之一，对此感到困惑。他只提出这些蚂蚁依赖某种“绝对的内部方向感”，但他不知道这种神秘的机制实际上是如何发挥作用的。桑茨奇对这样的解释并不满意，于是他提出了一个大胆的猜想。
这些蚂蚁会把太阳当作指南针吗？
桑茨奇想出了一个简单而巧妙的方法来验证这个新想法。他搭建了一个遮挡太阳的屏障，以便蚂蚁不受阳光照射，然后用一面镜子从反方向呈现蚂蚁的反射影像。在大多数情况下，蚂蚁的前进方向不出所料地进行了180度的转变。
无论桑茨奇是否知道卢伯克早期的研究，他都值得被称赞，因为他是第一个证明太阳罗盘在动物的导航工具包中发挥作用的人。他并没有止步于此。桑茨奇后来证明，蚂蚁可以在太阳落山后的黄昏成功导航，而且在白天，当一个圆柱形纸板（他一直将其举在移动的蚂蚁上方）让它们只能看到一小片空荡荡的圆形天空时，它们也能做到。
桑茨奇推断，蚂蚁不需要看到太阳实际的圆形轮廓就可以保持稳定的前进方向。他发现这些结果很难解释，但他推测蚂蚁可能利用了光照强度的梯度，或者其他某些天文线索——他甚至怀疑它们是否能在白天以某种方式看到由星星组成的图案。
桑茨奇的发现在他死后才得到应有的认可，那时人们在蜜蜂身上也观察到了类似的行为。
人们最早使用卫星技术追踪的鸟类是漂泊信天翁（wandering albatross）。这种巨型鸟的体重可达12千克，几个世纪以来，它们一直令水手们惊叹不已，因为它们几乎不需要拍打巨大的翅膀，就能在海上毫不费力地滑行和翱翔。很明显，从它们可以连续数天甚至数周跟随船只的事实来看，它们有长途旅行的能力。
但是，直到1989年，人们才清楚地了解到它们旅行的真正规模。这一年，在南印度洋上偏远的克罗泽群岛工作的两位法国科学家皮埃尔·朱文顿（Pierre Jouventin）和亨利·魏默斯克奇（Henri Weimerskirch）在繁殖季成功为六只雄鸟安装了卫星跟踪设备。
这些安装了180克重的信号传送器的信天翁被送回了巢穴，在那里耐心地等待，直到配偶来接替它们。此时，它们便会出海寻找食物。追踪设备揭示的信息令人啧啧称奇，远远超出了人们之前的估计。
其中一只信天翁在33天里飞行了15000多千米，另一只信天翁在27天里飞行了10427千米，还有一只信天翁在一天之内飞了936千米。它们的平均时速高达58千米，有一次最高时速达到了81千米。这些雄壮的信天翁展开双翅（可达3米宽），乘着南大洋的暴风，可以毫不费力地环游整个南极大陆。
信天翁白天飞得比夜晚远得多，只是偶尔停下来，大概是为了进食；但是它们在天黑后也会继续行进，只是速度慢得多。看起来它们在白天航行时更自如，这很可能意味着它们至少部分依赖太阳作为导航。