众所周知，在地球上任何地方放一个小磁针，让其自由旋转，当其静止时，磁针的N极总指向地理北极，这是因为地球本身是一个大磁体，在地球周围存在地磁场。地磁的S极在地理北极附近，地磁的N极在地理南极附近。整个地球类似于一个巨大的条形磁铁。地球周围的磁场方向由南指向北。据此，地球表面上，赤道附近地磁场方向呈水平指向北，北极附近呈竖直向下，南极附近呈竖直向上。地磁场分布广泛，从地核到空间磁层边缘处处存在。
有磁性的地球地磁场的形成具有一定特殊性，按照旋转质量场假说，地球在自转过程中产生磁场。但是，从运动相对性的观点考虑，居住在地球上的人是不应该感受到地磁场的，因为人静止于地球表面，随地球一同转动，所以地球上的人是无法感觉到地球自转产生的磁场效应的。
通常所说的地磁场只能算作地球表面磁场，并不是地球的全球性磁场（又称空间磁场），它是由地核旋转形成的。地球的内部结构可分为地壳、地幔和地核。美国科学家在试验中发现，地球内外的自转速度是不一样的，地核的自转速度大于地壳的自转速度。也就是说，地球表面的人虽然感觉不到地球的自转，但却能感觉到地核旋转所产生的质量场效应，就是它产生了地球的表面磁场。科学家在研究中还发现，地核的自转轴与地球的自转轴不在一条直线上，所以由地核旋转形成的地磁场两极与地理两极并不重合，这就是地磁场磁偏角的形成原因。
地球磁场是偶极型的，近似于把一个磁铁棒放到地球中心，使它的N极大体上对着南极而产生的磁场形状。当然，地球中心并没有磁铁棒，而是通过电流在导电液体核中流动的发电机效应产生磁场的。
地球磁场示意图地球磁场不是孤立的，它受到外界扰动的影响，比如太阳风的影响。宇宙飞船就已经探测到太阳风的存在。太阳风是从太阳日冕层向行星际空间抛射出的高温高速低密度的粒子流，主要成分是电离氢和电离氦。
因为太阳风是一种等离子体，所以它也有磁场。太阳风磁场对地球磁场施加作用，好像要把地球磁场从地球上吹走似的。尽管这样，地球磁场仍有效地阻止了太阳风的长驱直入。在地球磁场的反抗下，太阳风绕过地球磁场，继续向前运动，于是形成了一个被太阳风包围的、彗星状的地球磁场区域，这就是磁层。
地球磁层位于地面600～1000千米高处，磁层的外边界叫磁层顶，离地面5万～7万千米。在太阳风的压缩下，地球磁力线向背着太阳一面的空间延伸得很远，形成一条长长的尾巴，称为磁尾。在磁赤道附近，有一个特殊的界面，在界面两边，磁力线突然改变方向，此界面称为中性片。中性片上的磁场强度微乎其微，厚度大约有1000千米。中性片将磁尾部分成2部分：北面的磁力线向着地球，南面的磁力线离开地球。
1967年发现，在中性片两侧约10个地球半径的范围里，充满了密度较大的等离子体，这一区域称作等离子体片。当太阳活动剧烈时，等离子片中的高能粒子增多，并且快速地沿磁力线向地球极区沉降，于是便出现了千姿百态、绚丽多彩的极光。由于太阳风以高速接近地球磁场的边缘，便形成了一个无碰撞的地球弓形激波的波阵面。波阵面与磁层顶之间的过渡区叫做磁鞘，厚度为3～4个地球半径。
地球磁层是一个颇为复杂的问题，其中的物理机制有待于深入研究。磁层这一概念近来已从地球扩展到其他行星。甚至有人认为中子星和活动星系核也具有磁层特征。
地磁南北极
需要说明的是，地理的南北方和地磁的南北极并不是一个概念。物理南北极是指一个磁体的磁性最强的两端，任何一个磁体都有两极，物理南极或物理北极不能单独存在。地球也就是这样一个磁体，两极位于两端。地理南北极位于地球两端，是最南最北端，而习惯上人们把指南针北极指的方向称为北方，南方反之。
根据物理中异名磁极相吸引的道理，指南针北极指的方向实际上是地球这个大磁体的南极。因此，我们所说的地理北极是地磁南极，地理南极是地磁北极。
另外，在地面上静止的小磁针并不指向正南北方向，说明地磁的N、S极与地理的南、北极并不完全重合，即存在磁偏角。我们把小磁针静止时的指向与地理上的南北方向所成的角度，叫做磁偏角。例如上海的磁偏角是3°13′，即在上海，地磁场的方向与地理上的南北方向成3°13′的角度。不同的地理位置，磁偏角不同，在北京的磁偏角是4°18′，在广州的磁偏角是0°47′。
磁偏角
历史上，第一个提出地磁场理论概念的是英国人吉尔伯特。他在1600年提出一种论点，认为地球自身就是一个巨大的磁体，它的两极和地理两极相重合。这一理论确立了地磁场与地球的关系，指出地磁场的起因不应该在地球之外，而应在地球内部。
1893年，数学家高斯在他的著作《地磁力的绝对强度》中，从地磁成因于地球内部这一假设出发，创立了描绘地磁场的数学方法，从而使地磁场的测量和起源研究都以用数学理论来表示。但这仅仅是一种形式上的理论，并没有从本质上阐明地磁场的起源。
现在科学家们已基本掌握了地磁场的分布与变化规律，但是，对于地磁场的起源问题，学术界却一直没有找到一个令人满意的答案。
通常物质所带的正电和负电是相等数量的，但由于地球核心物质受到的压力较大，温度也较高，约6000℃，内部有大量的铁磁质元素，物质变成带电量不等的离子体，即原子中的电子克服原子核的引力，变成自由电子，加上由于地核中物质受着巨大的压力作用，自由电子趋于朝压力较低的地幔，使地核处于带正电状态，地幔附近处于带负电状态，情况就像是一个巨大的“原子”。
科学家相信，由于地核的体积极大，温度和压力又相对较高，使地层的导电率极高，使得电流就如同存在于没有电阻的线圈中，可以永不消失地在其中流动，这使地球形成了一个磁场强度较稳定的南北磁极。另外，电子的分布位置并不是固定不变的，并会因许多的因素影响下会发生变化，再加上太阳和月亮的引力作用，地核的自转与地壳和地幔并不同步，这会产生一强大的交变电磁场，地球磁场的南北磁极因而发生一种低速运动，造成地球的南北磁极翻转。
太阳和木星亦具有很强的磁场，其中木星的磁场强度是地球磁场的20~40倍。太阳和木星上的元素主要是氢和少量的氦、氧等这类较轻的元素，与地球不同，其内部并没有大量的铁磁质元素，那么，太阳和木星的磁场为何比地球还强呢？木星内部的温度约为30000℃，压力也比地球内部高得多，太阳内部的压力、温度还要更高。这使太阳和木星内部产生更加广阔的电子壳层，再加上木星的自转速度较快，其自转1周的时间约10小时，故此其磁场强度自然也要比地球的强。太阳磁场事实上，如果天体的内部温度够高，则天体的磁场强度与其内部是否含有铁、钴、镍等铁磁质元素无关。由于太阳、木星内部的压力、温度远高于地球，因此，太阳、木星上的磁场要比地球磁场强的多。而火星、水星的磁场比地球磁场弱，则说明火星、水星内部的压力、温度远低于地球。
关于地球磁场的形成原因，一种关于地球磁场成因的假说认为：地球磁场的形成原因和其他行星的磁场的形成原因是类似的，地球或其他行星由于某种原因而带上了电荷或者导致各个圈层间电荷分布不均匀。这些电荷由于随行星的自转而做圆周运动，由于运动的电荷就是电流，电流必然产生磁场。这个产生的磁场就是行星的磁场，地球的磁场也是类似的原因产生的。这个假说和各个行星磁场的有无和强弱现象符合得非常完美。知识点均匀磁化均匀磁化，磁性体内各部分磁性均匀（各处磁化强度M大小相等、方向相同）称为均匀磁化。这时磁性体的总磁矩m可写成：m=M·v（v是磁性体体积，M是一个不变的矢量）。自然界地下磁性岩体或矿体在组分较均匀、形状不复杂的情况下，被均匀的地磁场磁化，磁性是均匀的。即使由于组分不同，局部看来并非均匀磁化，但因在地下有一定埋深，这种不均匀性在地表看来并不显著，仍可认为是均匀磁化。
