放飛的鴿子離家千裏也會飛回原地；即使相隔再遠，海龜也會洄遊到原地產卵；候鳥更是每年遷徙而不會迷航……這些看似難以讓人理解的事情，經科學家們研究之後發現，都與磁有關。
磁，廣泛地存在於我們身邊。科學家們還指出，磁性是物質的一種屬性，所有物質都或強或弱地具有磁性。具有磁性的物體稱為磁體，磁體以各種各樣的形式存在，小到分子、原子，大到地球、星際天體。磁體的周圍存在磁場，我們生活在充滿磁的世界裏，生活在看不到、摸不著的磁場中，磁以極其普遍的形式存在於大自然的每一個角落。
眾所周知，在地球上任何地方放一個小磁針，讓其自由旋轉，當其靜止時，磁針的N極總指向地理北極，這是因為地球本身是一個大磁體，在地球周圍存在地磁場。
科學家指出，整個地球類似於一個巨大的條形磁鐵，地磁的S極在地理北極附近，地磁的N極在地理南極附近。地球周圍的磁場方向由南指向北。據此，地球表麵上，赤道附近地磁場方向呈水平指向北，北極附近呈豎直向下，南極附近呈豎直向上。地磁場分布廣泛，從地核到空間磁層邊緣處處存在。
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麵，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。
我們通常所說的地磁場隻能算作地球表麵磁場，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。
我們知道，地球的內部結構可分為地殼、地幔和地核。美國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。也就是說，地球表麵的人雖然感覺不到地球的自轉，但卻能感覺到地核旋轉所產生的質量場效應，就是它產生了地球的表麵磁場。
科學家在研究中還發現，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。
地球磁場是偶極性的，近似於把一個磁鐵棒放到地球中心，使它的N極大體上對著南極而產生的磁場形狀。當然，地球中心並沒有磁鐵棒，而是通過電流在導電液體核中流動的發電機效應產生磁場的。
地球磁場不是孤立的，它受到外界擾動的影響，比如太陽風的影響。宇宙飛船就已經探測到太陽風的存在。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。
因為太陽風是一種等離子體，所以它也有磁場。太陽風磁場對地球磁場施加作用，好像要把地球磁場從地球上吹走似的。盡管這樣，地球磁場仍有效地阻止了太陽風的長驅直入。在地球磁場的反抗下，太陽風繞過地球磁場，繼續向前運動，於是形成了一個被太陽風包圍的、彗星狀的地球磁場區域，這就是磁層。
地球磁層位於地麵600～1000千米高處，磁層的外邊界叫磁層頂，離地麵5萬～7萬千米。在太陽風的壓縮下，地球磁力線向背著太陽一麵的空間延伸得很遠，形成一條長長的尾巴，稱為磁尾。在磁赤道附近，有一個特殊的界麵，在界麵兩邊，磁力線突然改變方向，此界麵稱為中性片。中性片上的磁場強度微乎其微，厚度大約有1000千米。中性片將磁尾部分成兩部分：北麵的磁力線向著地球，南麵的磁力線離開地球。
1967年，人們發現在中性片兩側約10個地球半徑的範圍裏，充滿了密度較大的等離子體，這一區域稱作等離子體片。當太陽活動劇烈時，等離子片中的高能粒子增多，並且快速地沿磁力線向地球極區沉降，於是便出現了千姿百態、絢麗多彩的極光。
由於太陽風以高速接近地球磁場的邊緣，便形成了一個無碰撞的地球弓形激波的波陣麵。波陣麵與磁層頂之間的過渡區叫做磁鞘，厚度為3～4個地球半徑。