關於地球磁場的形成機制，目前還是地球物理學的難題之一；太陽系中的八大行星都有磁場，而太陽系中已知唯一存在磁場的衛星是木衛三，太陽本身也是存在磁場的。
地球磁場
早在戰國時期，古人就發明了司南，有記載「司南之杓，投之於地，其柢指南」，後來慢慢演化出更實用的指南針；其中的原理，就是利用了地球本身存在磁場，地磁南極在地理北極附近，地磁北極在地理南極附近。
實際上地球磁極與地理極點並不完全重合，而是存在磁偏角的，最早發現並記錄磁偏角的，是我國宋朝學者沈括，由於磁偏角非常小（小於6度），所以利用地球磁場原理製造的指南針，可以大致確定地理南北極方向。
形成機制
在地球物理學中，地球磁場的形成機制還是一個謎團，相關學者提出的解釋有十多種，比如電流學說、壓電效應說、霍爾效應說、電磁感應說等等。
最初人們認為地球內部就是一個永磁鐵，但是後來科學家發現磁性物質達到一定溫度（居裡點）後，其磁性就會消失，地球內部溫度高達5000攝氏度，所以地球內部不可能是一塊永磁鐵。
比較普遍的說法，是用磁的本質「電」來進行解釋，由於地心主要由鐵和鎳組成，在高溫高壓下，部分鐵和鎳的外層電子逃逸，形成自由電子和鐵鎳原子的離子體，在巨大壓力的作用下，電子向壓力低的地幔轉移，鐵鎳離子將聚集在地心處，然後根據電磁學理論，變化的電場產生磁場。
變化規律
地球磁場每天都在變化，目前磁北極正在以每年55公裡的速度移動，磁場強度在過去的四千年間降低了近一半；有科學研究表明，在過去的7600萬年間，地球曾出現過171次地磁倒轉，而上一次發生在78萬年前。
如果該模型正確，相信距離下一次地磁偏轉也不遠了，科學家也在密切監視著地球磁場的變化，最新的數據表明，地磁北極正在加速移動，比先前的理論預言模型快了很多，但是科學家還無法確定下一次地磁偏轉大概在什麼時候發生。
其他星球的磁場
在宇宙中，諸如恆星、白矮星、中子星、黑洞等等天體，基本都存在磁場，比如某些脈衝星，其極點的強度甚至超過地球的30萬億倍。
在太陽系中，八大行星均存在磁場，其中木星的磁場最強，強度大概是地球磁場的30倍；但是絕大部分衛星都沒有磁場，比如月球就沒有磁場，太陽風粒子能直達月球表面，所以在月球表面積累了許多氦-3，這是核聚變中的清潔燃料。
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