Inca din antichitate oamenii au remarcat ca anumite minerale, cum ar fi magnetita, au proprietatea de a atrage bucatele de fier. Ulterior s-a constatat ca aceeasi comportare o manifesta, in stare naturala numai cinci elemente: fier, cobalt, gadoliniu si disprosiu, precum si unele aliaje ale acestora. Aceasta proprietate a fost numita magnetism (de la cetatea Magnesia din Asia Mica, unde acest fenomen a fost pentru prima data remarcat).In apropierea unui magnet exista un camp fizic, denumit camp magnetic. Fizicianul H.C. Oersted a demonstrat la inceputul secolului al XIX-lea ca exista interactiuni intre campul magnetic si curentul electric, precum si generarea campului magnetic de catre curentii electrici. Campul magnetic reprezinta o stare speciala in jurul unor magneti permanenti sau a unor conductori parcursi de curent electric care se manifesta prin actiuni magnetice asupra altor magneti permanenti, conductori parcursi de curent electric sau sarcini in miscare aflate in zona in care se manifesta campul magnetic. Campul magnetic este caracterizat cantitativ de catre liniile de camp si calitativ de inductia sa.
Pamantul are un camp magnetic puternic, ca si cand planeta ar fi avut un magnet bara enorm fixat in interiorul ei. Fizicienii considera ca acest camp magnetic al Pamantului are legatura cu miscarea fluidelor, materiale conductoare din punct de vedere electric care se gasesc in interiorul Pamantului . Materialul conductor si campul geomagnetic se pot controla reciproc. Studiul acestei probleme este cunoscut sub numele de hidromagnetism. Studiul modului in care campul magnetic terestru s-a schimbat de-a lungul istoriei Pamantului este numit paleomagnetism.
Campul magnetic al Pamantului are o anumita importanta istorica datorita rolului busolei in explorarea planetei. Acul unei busole este un adevărat magnet bara ; un capat este numit „indicatorul” nordic pentru ca este atras de polul magnetic al Pamantului din emisfera nordica. Celalalt capat al acului este atras de celalt pol magnetic al Pamantului. Pentru ca tipurile diferite de poli magnetici se atrag, polul din emisfera nordica, desi numit polul nord magnetic este un indicator al sudului si vice versa pentru emisfera sudica.
Structura campului magnetic terestru. Liniile de camp care definesc structura campului magnetic sunt asemanatoare cu acelea ale unui simplu magnet bara, aşa cum se poate observa in figura 1.
Este bine cunoscut faptul ca axa campului magnetic este înclinata in functie de axa de rotatie a Pamantului. Insa polul nord geografic (definit de directia catre polul nord al rotatiei) nu coincide cu nordul magnetic (definit de directia catre polul magnetic nord) si directia busolei trebuie corectata cu un numar convenabil de grade la anumite puncte de pe suprafata Pamantului pentru a indica directia corespunzatoare.
Centurile de radiatie Van Allen. O proprietate fundamentala a campului magnetic terestru este ca exercita forte asupra particulelor electrice in miscare. Insa, un camp magnetic poate captura particule incarcate electric ca electroni sau protoni caci acestia sunt fortati sa execute o miscare cicloidala inainte si înapoi, de-a lungul liniilor de camp.
Cum este ilustrat in figura 2, particulele incarcate sunt reflectate in puncte „oglinda” unde liniile de camp sunt foarte apropiate si spiralele sunt mai dense. Unul dintre primele succese ale explorarii spatiului a fost descoperirea la inceputul anilor 1950 faptului ca Pamantul este inconjurat de doua regiuni cu o concentratie foarte ridicata a particulelor incarcate, numite centuri de radiatie Van Allen.
Centurile exterioare si interioare Van Allen sunt ilustrate in figura 1. Sursa primara a cestor particule incarcate este curentul de particule care emana de la Soare, ceea ce se numeste vant solar. Particulele capturate de campul magnetic terestru sunt responsabile pentru aurore.
Originea campului magnetic. Campurile magnetice sunt produse de miscarea sarcinilor electrice. Originea campului magnetic terestru nu este inteleasa in intregime, dar este asociata cu curenti electrici produsi de cuplarea efectelor de convectie si de rotatia licidului metalic din interiorul scortei terestre. Acest mecanism este numit efect dinamic.
Roci formate dintr-o stare topita a materiei contin indicatori ai campului magnetic in momentul in care se solidifica. Studiul acestor „fosile magnetice” indica faptul ca campul magnetic terestru se schimba la fiecare milion de ani ( polul nord si sud magnetic se schimba intre ei). Acesta este un detaliu al campului magnetic terestru care nu este cunoscut in profunzime.
Magnetosfera terestra. Vantul solar este un curent al gazelor ionizate care sufla de la Soare cu o viteza de aproximativ 400 km/s. Cand vantul solar intalneste campul magnetic terestru este imprastiat, ca apa in jurul „botului” unui vapor, cum este ilustrat in figura 3.
Suprafata imaginara unde vantul solar este imprastiat se numeste unda de soc. Regiunea corespunzatoare a spatiului care se afla in spatele undei de soc si inconjuoara Pamantul este numita magnetosfera; reprezinta o regiune a spatiului dominata de campul magnetic al Pamantului in sensul ca previne in mare masura vantul solar de la intrarea pe suprafata terestra. Totusi, niste particule incarcate electric provenite de la vantul solar patrund in magnetosfera si sunt sursa particulelor care sunt capturate de centurile Van Allen.