地球磁場，簡單來說，是近似於把一個磁鐵棒放到地球中心，N極大體上對著地理南極，S極大體對著地理北極。磁極與地理極不完全重合。存在磁偏角，為11.5度。當然，地球中心是高溫狀態並沒有磁鐵棒，而是通過外核的電子隨地球自轉的電流效應（近似於電生磁）產生磁場的。
地球的磁性，是地球內部的物理性質之一。地球是一個大磁體，在其周圍形成磁場，即表現出磁力作用的空間，稱作地磁場。它和一個置於地心的磁偶極子的磁場很近似，這是地磁場的最基本特性。
地球磁場 The Earth magnetic field不是孤立的，它受到外界擾動的影響。太陽風是從太陽日冕層向行星際空間拋射出的高溫高速低密度的粒子流，主要成分是電離氫和電離氦。地球磁層位於距大氣層頂600～1000公裡高處，磁層的外邊界叫磁層頂，離地面5～7萬公裡。在太陽風的壓縮下，地球磁力線向背著太陽一面的空間延伸得很遠，形成一條長長的尾巴，稱為磁尾。1967年發現，在中性片兩側約10個地球半徑的範圍裡，充滿了密度較大的等離子體，這一區域稱作等離子體片。
通常物質所帶的正電和負電是相等數量的，但由於地球核心物質受到的壓力較大，溫度也較高，內部有大量的鐵磁質元素，物質變成帶電量不等的離子體，即原子中的電子克服原子核的引力，變成自由電子，加上由於地核中物質受著巨大的壓力作用，自由電子趨於朝壓力較低的地幔，使地核處於帶正電狀態，地幔附近處於帶負電狀態，情況就象是一個巨大的「原子」。由於地核的體積極大，溫度和壓力又相對較高，使地層的導電率極高，使得電流就如同存在於沒有電阻的線圈中，可以永不消失地在其中流動，這使地球形成了一個磁場強度較穩定的南北磁極。
關於地球磁場的形成原因，一種關於地球磁場成因的假說認為：地球磁場的形成原因和其它行星的磁場的形成原因是類似的，地球或其它行星由於某種原因而帶上了電荷或者導致各個圈層間電荷分布不均勻。這些電荷由於隨行星的自轉而做圓周運動，由於運動的電荷就是電流，電流必然產生磁場。這個產生的磁場就是行星的磁場，地球的磁場也是類似的原因產生的。這個假說和各個行星磁場的有無和強弱現象符合的非常完美。
歷史上，第一個提出地磁場理論概念的是英國人吉爾伯特。他在1600年提出一種論點，認為地球自身就是一個巨地球磁場地球磁場大的磁體，它的兩極和地理兩極相重合。這一理論確立了地磁場與地球的關係，指出地磁場的起因不應該在地球之外，而應在地球內部。1893年，數學家高斯在他的著作《地磁力的絕對強度》中，從地磁成因於地球內部這一假設出發，創立了描繪地磁場的數學方法，從而使地磁場的測量和起源研究都可以用數學理論來表示。
關於地磁場起源的假說歸納起來可分為兩大類，第一類假說是以現有的物理學理論為依據；第二類假說則獨闢蹊徑，認為對於地球這樣一個宇宙物體，存在著不同於現有已知理論的特殊規律。
屬於第一地球磁場地球磁場類假說的有旋轉電荷假說。它假定地球上存在著等量的異性電荷，一種分布在地球內部，另一種分布在地球表面，電荷隨地球旋轉，因而產生了磁場。這一假說能夠很自然地通過電與磁的關係解釋地磁場的成因。但是，這個假說卻有一個致命缺點，首先它不能解釋地球內外的電荷是如何分離的；其次，地球負載的電荷並不多。
關於地磁場起源還有第二類假說，這其中最具代表性的就是重物旋轉假說。1947年，布萊克特提出任意一個旋轉體都具有磁矩，它與旋轉體內是否存在電荷無關。這一假說認為，地球和其他天體的磁場都是在旋轉中產生的，也就是說星體自然生磁，就好像電荷轉動能產生磁場一樣。但是，這一假說在試驗和天文觀測兩方面都遇到了困難。在現有的實驗條件下，還沒有觀察到旋轉物體產生的磁效應。
地磁場的形成具有一定特殊性，按照旋轉質量場假說，地球在自轉過程中產生磁場。但是，從運動相對性的觀點考慮，居住在地球上的人是不應該感受到地磁場的，因為人靜止於地球表面，隨地球一同轉動，所以地球上的人是無法感覺到地球自轉產生的磁場效應的。地球磁場地球磁場通常所說的地磁場只能算作地球表面磁場，並不是地球的全球性磁場（又稱空間磁場），它是由地核旋轉形成的。地球的內部結構可分為地殼、地幔和地核。科學家在試驗中發現，地球內外的自轉速度是不一樣的，地核的自轉速度大於地殼的自轉速度。還有，地核的自轉軸與地球的自轉軸不在一條直線上，所以由地核旋轉形成的地磁場兩極與地理兩極並不重合，這就是地磁場磁偏角的形成原因。
磁北極
(2004 估計) 82.3°N,113.4°W
磁南極
(2004 估計） 63.5°S,138.0°E
在地球歷史中經歷過多次磁場反轉，地球偶極磁場就像一個條形磁鐵，數億年以來保持相同強度。之後出於某種未知原因，逐漸變弱，直至磁場逆轉。
古地磁數據具有重要價值，它是迄今為止關於磁場逆轉期間所發生變化以及磁場逆轉頻率的最佳記錄之一。這項最新發現證實地球磁場強度減少的速度比預期值快10倍，從而使得一些地球物理學家錯誤地預測下一次磁場逆轉將發生於數千年之後。
現今如果出現磁場反轉是否會潛在帶來一場災難，還在研究討論中。
倒轉原因
科學家們在對地磁場的研究中發現，地磁場是變化的，不僅強度不恆定，而且磁極也在發生變化，每隔一段時間就要發生一次磁極倒轉現象。地球磁場地球磁場早在二十世紀初，法國科學家布律內就發現，70萬年前地磁場曾發生過倒轉。1928年，日本科學家松山基範也得出了同樣的研究結果。第二次世界大戰後，隨著古地磁研究的迅速發展，人們獲得了越來越多的地磁場倒轉證據。如巖漿在冷卻凝固成巖石時，會受到地磁場的磁化而保留著像磁鐵一樣的磁性，其磁場方向和成巖時的地磁場方向一致。科學家在研究中發現，有些巖石的磁場方向與現代地磁場方向相同，而有些巖石的磁場方向與現代地磁場方向正好相反。科學工作者通過陸上巖石和海底沉積物的磁力測定，及洋底磁異常條帶的分析終於發現。
根據地磁場起源理論，地磁場磁極之所以發生倒轉，是由地核自轉角速度發生變化而引起的。地殼和地核的自轉速度是不同步的，現階段地核的自轉速度大於地殼的自轉速度。
在地球南北兩極附近地區的高空，夜間常會出現燦爛美麗的光輝。有時它像一條彩帶，有時它像一團火焰，有時它又像一張五光十色的巨大銀幕。它輕盈地飄蕩，同時忽暗忽明，發出紅的，藍的，綠的，紫的光芒，靜寂的極地由於它的出現驟然顯得富有生氣，這種壯麗動人的景象就叫做極光。
產生極光的原因是來自大氣外的高能粒子（電子和質子）撞擊高層大氣中的原子的作用，這種相互作用常發生在地球磁極周圍區域。作為太陽風的一部分荷電粒子在到達地球附近時，被地球磁場俘獲，並使其朝向磁極下落，它們與氧和氮的原子碰撞，擊走電子，使之成為激發態的離子，這些離子發射不同波長的輻射，產生出紅，綠或藍等色的極光特徵色彩。
在太陽活動盛期，極光有時會延伸到中緯度地帶，極光有發光的帷幕狀，弧狀，帶狀和射線狀等多種形狀。發光均勻的弧狀極光是最穩定的外形，有時能存留幾個小時而看不出明顯變化。然而，大多數其他形狀的極光通常總是呈現出快速的變化。弧狀的和摺疊狀的極光的下邊緣輪廓通常都比上端更明顯。極光最後都朝地極方向退去，輝光射線逐漸消失在瀰漫的白光天區.造成極光動態變化的機制尚示完全明了。
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