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l9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。
在“实战”飞行中，飞行员都被严格训练出在任何时候都相信地平议指示出的飞行姿态而不是靠着自己人体的感觉来做出判断，这就从很大程度上避免了因为飞机的剧烈俯仰倾斜动作或是其他一些意外原因造成的人为的判断失误，从而保证了飞机在蓝天上的安全飞行。