地球實際上相當於一塊巨大的磁鐵。根據對地磁場所作的大量測量，科學家發現這塊大磁鐵的軸與地球旋轉軸並不一致，而是呈11.5o的夾角。磁軸的延長線與北極和南極相交於兩點，分別叫作北磁極和南磁極。磁力線從南磁極開始，環繞地球，向北磁極集中，在近地空間伸展幾萬公里。組成地磁場的要素中，最常用的是磁場強度、磁傾角和磁偏角。磁場強度有方向和大小，方向就是磁針北針的指向，其大小在赤道附近最小，而在兩極附近最大。磁傾角是磁場方向與水平面的夾角，在赤道附近為零，而兩極附近為90度，這是實際上的磁極位置，與前面所講的是有差別的。磁場方向所在的垂直面與地面的交線為磁子午線，磁子午線與地理正北方向的夾角為磁偏角。 地球磁場不僅因地而異，而且隨時間變化，這種變化可分為長期變化和短期變化。長期變化以年量度，表現為磁偏角、磁傾角和強度逐年有輕微的變化，使地球上任何一點的地磁方向和強度都在變，有些地區磁場強度逐漸擴大，有些地區逐漸變小，當然這需要幾十年甚至幾百年才有明顯反映。短期變化以日量度，是太陽紫外線輻射作用造成的，表現為地磁要素在一晝夜內總在變，因而磁針每天都作週期性的擺動。如果太陽活動劇烈，如太陽黑子出現時期，地磁場則急劇變化，這種現象叫磁暴。磁暴可持續幾小時或幾天，一年內出現幾次到幾十次，每一次對世界各地的無線電通訊、生物活動和人體健康等造成很大影響。此外，磁極位置也不是一成不變，而是有過多次反覆更替，即南、北磁極交換位置，這種現象叫磁極倒轉。磁極倒轉期間，地球磁場將趨於消失，這對地球尤其是生物界的影響將是災難性的。