飛機在空中飛行與在地面運動的交通工具不同，它具有各種不同的飛行姿態。這指的是飛機的仰頭、低頭、左傾斜、右傾斜等變化。飛行姿態決定著飛機的動向，既影響飛行高度，也影響飛行的方向。低速飛行時，駕駛員靠觀察地面，根據地平線的位置可以判斷出飛機的姿態。但由於駕駛員身體的姿態隨飛機的姿態而變化，因此這種感覺並不可靠。例如當飛機轉了一個很小角度的彎，機身傾斜得很厲害，駕駛員一時不能很快地調整好自己的平衡感覺，從而不能正確地判斷地平線的位置，就可能導致飛機不能恢復到正確的飛行姿態上來。還有飛機在海上做夜間飛行，漆黑的天空與漆黑的大海同樣都會閃爍著星光或亮光。在這茫茫黑夜中很難分辨哪是天空，哪是大海，稍有失誤，很容易就把飛機開進海中。

　　為了飛行的安全，極有必要製作出一種能指示飛機飛行姿態的儀錶。這塊儀錶必須具有這樣一種性能，即能夠顯示出一條不隨著飛機的俯仰、傾斜而變動的地平線。在表上這條線的上方即為天，下方即為地。天與地都分別用不同的顏色予以區別，非常醒目。怎樣才能造出這條地平線呢?設計者從玩具陀螺中獲得了靈感。

　　許多小孩都玩過陀螺。它的神奇之處在於當它轉動起來以後，無論你如何去碰它，它總是保持直立姿態，決不會躺倒。而且它轉的越快，這種能保持直立的特性就越強。換句話説：陀螺轉動起來後，它可以保持它的旋轉軸的指向不受外界的干擾，指向它起始的方向。利用這個原理，在l9世紀末就製造出來陀螺儀，它的核心部分是一個高速轉動的陀螺，專業術語叫轉子。把轉子裝在一個各方向均可自由轉動的支架上，這就是陀螺儀。把陀螺儀安裝到其他設備上，不管這個設備如何運動，陀螺儀內轉子旋轉軸的方向是不會改變的。飛機發明後不久，陀螺儀就被用到了飛機上。把陀螺儀的支架和機身連在一起，它的轉子在高速旋轉時，旋轉軸垂直于地面，有一根橫向指示桿和轉子軸垂直交叉相連。飛機可以改變飛行姿態，但轉子軸會始終指向地面，橫向標示桿就始終和地平線平行，它在儀錶中被叫做人造地平線，這個儀錶被稱為地平儀，也叫姿態指引儀。在實際飛行時，駕駛員在任何時都應相信地平儀指示出的飛行姿態而不是相信自己的感覺判斷，從而避免因飛機的劇烈俯仰傾斜動作導致的判斷失誤，這樣才能保證飛機安全飛行。