大雁南来北往，燕子秋去春回。随着季节的变化，候鸟在一年中总要搬上两次家，这就是“迁徙”。例如，有一种小鸟叫“短尾海鸥”，每年4月离开大洋洲南部的产卵地，飞过印尼、菲律宾、台湾、日本、阿留申群岛和美洲西部海岸，在太平洋上兜一个大圈子；一到9月份，便又千里迢迢地飞回产卵地。又如，一种身长35厘米左右的极燕鸥，在北极营巢而在南极越冬，每年来回飞行4万多千米，照样能准确地飞抵越冬地和营巢地。
在漫长的路途中，鸟类是靠什么来导航的呢？有人解释说，这是因为它们记住了沿路上的高山、森林、大海和村庄。不过，要将万里行程中的景物一一记住，显然是不可能的。于是，人们就自然而然地把解决这一问题的希望，转向了天空。
碧空如洗，阳光普照，鸟类能不能按照太阳的方位来定向呢？深秋时节，科学家用椋鸟做了一个实验。他们在露天里，建造了一座中心对称的六角亭，每壁都开设一个窗户。先把椋鸟放在一个玻璃底的圆柱形铁丝笼中，然后将这铁丝笼放进六角亭里。人就躺在亭下一间专门的房间里，透过玻璃底观察掠鸟的行为。当阳光照进亭子时，椋鸟便毫不犹豫地把头转向平常的迁徙方向，振翅飞翔。如果你用镜子将阳光折转90度，这时椋鸟的飞行方向也会来一个90度转弯。看来，椋鸟的确是按照太阳的方位定向的。万一乌云遮住了太阳，椋鸟可能会暂时迷失方向；但一旦太阳重新露脸，椋鸟就很快地拨正了航向。
然而，多数鸟类是在夜间迁徙飞行的。那么，在夕阳西下、夜幕降临的时候，候鸟又是按照什么来定向的呢？实验表明，璀璨的群星是鸟类夜间飞行的“定位仪”。
北欧有一种善于唱歌的小鸟，叫白喉莺。每年秋风骤起的时候，它们便踏上征途：经过巴尔干半岛，飞越地中海，到尼罗河上游地区越冬。研究者把白喉莺放进天象馆，把它放在人造星空的下面。当天象馆的圆顶上映现出北欧特有的秋季夜空时，站在笼子里的白喉莺便把头转向东南，也就是以往在秋天飞行的方向。人造星空上星星的排列，像万花筒似地不断变幻着，白喉莺觉得自己正在沿着熟悉的迁徙路线“飞行”着。当天象馆圆顶上出现希腊南方的夜空时，它转向南方；而当天象变成北非的夜空时，它便径直向南“飞行”。虽然白喉莺仍在原地，既没有在海洋上空飞行，也没有在森林上空翱翔，但是它在笼中的表现，好像它确实经历了一番旅行，已顺利地到达了越冬地点似的。由此看来，夜间鸟类是根据星星的排列来确定自己的方位和飞行方向的。
鸽子也有着惊人的导航能力。据记载，1935年，有一只鸽子整整飞了8天，绕过半个地球，从当时的越南西贡风尘仆仆地飞回了法国，全程达11 265千米。
鸽子是如何认得归家之路？大家知道，地球是一个硕大无比的大磁体。有些科学家认为，鸽子之所以远在万里之外，依然能重归故里，是因为它们不光能靠太阳指路，还能根据地球磁场确定飞行的方向，特别是在乌云蔽日或大雾笼罩的天气里。
为了证明这种见解，科学家给鸽子戴上了黑色的墨镜，使它看不到太阳，也看不到地面上的物体。结果，放飞后的鸽子仍然按照正确的方向，飞回了鸽房。但是如果在鸽子的颈部安上一个带磁性的金属圈，或者将一根小磁棒缚在鸽子的身上，那么在阴天放飞后，它便一去不复返，再也回不了老家。显然，这是因为鸽子周围的地磁场发生了变化，使它失去了定向能力。
1978年，美国科学家在鸽子的头部发现了磁石，这是一小块含有丰富磁性物质的组织。他们认为，也许这就是天然的磁场检测器。
蚂蚁和蜜蜂等动物能用天空偏振光来导航。偏振光是指只在某个方向上振动，或者某个方向的振动占优势的光，就叫偏振光。太阳光本身并不是偏振光，但当它穿过大气层，受到大气分子或尘埃等颗粒的散射后，便变成了偏振光。
沙漠中有一种蚂蚁，在离开自己的巢穴时，总是弯弯曲曲地前进，到处寻找食物，可是一旦得到食物后，即使在离巢很远的地方，也会沿直线返回原地。
科学家让蚂蚁在回巢的路上，戴上“有色眼镜”——使它通过各色滤光片观察天空。 结果发现，让蚂蚁看波长为410纳米以上的天空光，会使蚂蚁像迷了路一样，忘记回家的方向；如果给它看波长在400纳米以下的光，蚂蚁一下子便找到了前进的方向。而紫外线的波长正是在400纳米以下，也就是说，蚂蚁是用紫外线导航的。但是，如果使天空光去掉偏振，变为非偏振光，蚂蚁的正常行动也会被打乱。由此可见，蚂蚁是利用偏振紫外线导航的，它们的眼睛是天然的偏光导航仪。
大头金龟子也是按照天空偏振光导航的。有时，它们为了寻找理想的食物——植物的嫩茎绿叶，会沿着曲折的路径蜿蜒前进，但是回家时却总是走捷径，一点也不兜圈子。有人做过一个试验：把金龟子放在一块板上，无论板如何倾斜，只要能看到天空和太阳，它们就能顺利地回家，从来也不会迷失方向。
蜜蜂的偏光导航仪是在头部的复眼中。它的复眼是由6 300只小眼组成的，蜜蜂就是靠这些小眼来感受天空的偏振光。科学家按照蜜蜂小眼的构造，制成了八角形的人造蜂眼，用它来观察天空，果然，天空的每个区域都有特有的偏振光图形。科学家从蜜蜂利用偏振光定向的本领中得到启发，制成了用于航空和航海的偏光天文罗盘。
