Trekvogels kunnen, hoe ver ze ook van huis zijn, hun thuis terug vinden. Trekvogels maken gebruik van drie kompassen. Het magnetische kompas, het sterrenkompas en het zonnekompas.
Het magnetische kompas maakt vooral gebruik van de veldlijnen in de ruimte en niet van de polariteit. Om een bepaalde richting te kunnen innemen moet een dier de beschikking hebben over een houvast. Een referentie. Deze referentie moet berusten op een verschijnsel dat vrijwel overal op aarde onveranderlijk is. De noord zuid richting van het aardmagnetisch veld is een onveranderlijke die mensen gebruiken om hun koers te bepalen. Kaarten die voor navigatie zijn ontworpen, vermelden hoe groot het verschil is tussen het geografische noorden en het magnetische noorden. Op grond van dit gegeven kan een kompas ten opzichte van het geografische noorden worden geijkt. Mensen gebruiken dus indirect het magnetische veld van de aarde. Bij een aantal vogelsoorten is aangetoond dat ze direct gebruik maken van een kunstmatig magnetisch veld waarvan de veldsterkte even groot is als het natuurlijke maar waarvan de richting afwijkt. Hoe de waarneming van het aardmagnetische veld plaatsvindt, is onduidelijk want er is geen duidelijk zintuig dat de veldsterkte meet. Dat belemmert het onderzoek ernaar. Wetenschappers nemen aan dat, na experimenteren, de betreffende vogelsoorten de richting van de magnetische vector vergelijken met de zwaartekrachtvector. In theorie zouden de vogels ook hun plaats ten opzichte van de polen en de evenaar kunnen bepalen. Bij jonge vogels werd ontdekt dat ze hun kompas vergeleken met het sterrenkompas.
Het merendeel van de trekvogels is buiten het trekseizoen alleen overdag actief. Toch verplaatsen de dieren zich over het algemeen s,nachts. Zij oriënteren zich in heldere nachten op de sterrenhemel. Sterrenbeelden draaien schijnbaar om de aardas. Op het noordelijke halfrond ligt de poolster op deze as en draaien de overige hemellichamen met een hoeksnelheid van 15 graden per uur rond dit centrum. De vogels blijken zich te oriënteren ten opzichte van het centrum van de rotatie. Uit experimenten bleek dat de aard van de sterrenbeelden niet van belang was en de kunstmatige "foute" informatie over de richting van het aardmagnetisme in een aantal gevallen verwaarloosd werd. Hieruit blijkt hoe belangrijk het zien is. Dat is niet onverwacht want de vogels hebben zeer goed ontwikkeld gezichtsvermogen. De nachtelijke trek heeft voordelen want dan kun je overdag als het licht is beter voedsel zoeken. Een nadeel daarvan is dat afwijkingen in de koers door zijwind niet op het zicht te corrigeren zijn. Als het weer licht wordt vliegen de vogels recht tegen de wind in om hun koers te corrigeren. Onbekend is hoe ze deze koersfout bepalen.
De zonneboog verandert alleen van vorm in de noord en zuid richting. Nadat
bij insecten was aangetoond dat zij de zonnestand gebruikte om koers te bepalen
en vast te houden, werd dit kompas ook bij andere diergroepen gevonden, waaronder
vogels. Zoals bekend komt de zon op in het oosten, bereikt op het zuiden het
hoogste punt en gaat in het westen onder. Het azimut (de hoek tussen de projectie
van de zon op de horizon en het noorden) is dus tijdsafhankelijk. Wil een dier
gebruik maken van het azimut moet het die dus kennen. Deze relatie is niet lineair
en plaats en seizoensafhankelijk. Een vogel met een nauwkeurig werkend zonnekompas
heeft dus niet alleen het azimut nauwkeurig te leren schatten, maar ook het
tijdstip van de dag en de relatie tussen de variabelen. Vogels beschikken kennelijk
over een intern tijdgevoel, een endogene chronometer. Dit blijkt onder meer
uit hun activiteiten, die een zogenaamde circadiana ritmiek vertonen.