地球磁场即把地球视为一个磁偶极子，其中一极位于地理北极附近，另一极位于地理南极附近，这两极所产生的球体磁场，其形成过程是如何的呢?一起和小编来看看地磁场是如何形成的吧!

地磁场的形成

2010年，一项研究显示，地球磁场形成于34.5亿年前。地球磁场形成的时间与地球上最初生命的形成时间相符，地球磁场的形成有效的避免了地球上最初的生命形态遭受太阳磁辐射的破坏。

有电荷在运动才会产生磁场，因此地球的磁场应该与地球内部的带电结构有关。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°C，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，自由电子趋于朝向压力较低的地幔，使地核处于带正电状态，地幔附近处于带负电状态，情况就象是一个巨大的“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，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，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。

地磁场的简介

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，磁针的北极(N极)总指向地理北极，这是由于地球周围存在着地球磁场。地球磁场有大小和方向，所以是矢量场。地球磁场分布广泛，从地核到空间磁层边缘处处存在。

地球磁场随时间变化的场，内源场引起的变化称为长期变化，主要有磁场倒转和地球磁场向西飘移。地球磁场每5000~50000年倒转一次，与现今磁场方向相同的磁场称为正常磁场(磁场从南极附近出来，回到北极)，与现在磁场方向相反的称为倒转磁场，地质时期上出现过四个较大的倒转期，现今为布容正向期，历史上有松山反向期，高斯正向期和吉尔伯特反向期。

固体地球外部的各种电流体系引起的地球磁场变化称为短期变化，特点是变化快，时间短。短期变化又分为平静变化和扰动变化，其中平静变化包括太阳静日变化和太阴日变化，扰动变化包括磁暴、亚暴、钩扰、湾扰和地磁脉动。磁暴、钩扰、湾扰的发生与太阳活动有关，太阳活动频繁的时期，这些短期变化频繁发生，而且强度很大，变化剧烈。亚暴与极光有关。

地磁场的起源

历史上，第一个提出地球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。这一理论确立了地球磁场与地球的关系，指出地球磁场的起因不应该在地球之外，而应在地球内部。

1839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，创立了描绘地球磁场的数学方法，从而使地球磁场的测量和起源研究都可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球磁场的起源。

现在科学家们已基本掌握了地球磁场的分布与变化规律，但是，对于地球磁场的起源问题，学术界却一直没有找到一个令人满意的答案。关于地球磁场的起源，历史上曾有来自北极星的传说，但是到公元17世纪初就已经认识到地球本身就是一个巨大的磁体，不过当时仍不清楚地球磁场是怎样产生的。

地磁场的好处

地球磁场跟地球引力场一样，是一个地球物理场，它是由基本磁场与变化磁场两部分组成的.基本磁场是地磁场的主要部分，起源于地球内部，比较稳定，变化非常缓慢.变化磁场包括地磁场的各种短期变化，与电离层的变化和太阳活动等 有关，并且很微弱.

地磁场也是一个向量场.描述空间某一点地磁场的强度和方向，需要3个独立的地磁要素.常用的地磁要素有7个，即地磁场总强度F，水平强度H，垂直强度Z,X和Y分别为H的北向和东向分量，D和I分别为磁偏角和磁倾角.

自从高斯(Gauss)把球谐分析方法引进地磁学，建立地磁场的数学描述以来，地磁学得到了极大的发展。地磁模型包括全球的和局部地区的两种.

它就是到目前为止IAGA的有关小组每5年给出一个世界地磁参考场(IGRF).

全球地磁场模型：

在球极坐标系中，拉普拉斯方程的通解为： _

在高斯分析中是根据内边界上的函数值及其法向变化率来确定高斯系数(g,h)的.

局部磁场模型

局部地区的地磁场模型方面的学术问题与全球的有所不同，局部地区的地磁场模型不能采用球谐分析方法因为没有"三维"意义

地磁场模型与地磁图是了解研究地磁场空间分布与时间变化规律，及其源的特征与变化的基础.因此，也是了解我们地球及有关的动力学过程的重要手段.

地磁场模型的科学价值：

经过多年研究分析，俄罗斯科学院医学基因研究中心地磁，电离层和无线电波扩散研究所的科研人员提出，地磁场的变化可导致人体淋巴染色体的畸变，使畸变的频率提高两倍.

地磁场的其他应用：

通过实验，科研人员得出结论，磁场变化的速度而不是磁场的绝对量影响染色体畸变的频率和细胞分裂过程中物质的交换，在一定范围内，地磁场的变化甚至影响DNA的合成.

据现代科学证明，地磁(气场)对人体有很大的影响：

如果人体长期顺着地磁的南北方向可使人体器官细胞有序化，产生生物磁化效应，使生物电得到加强，器官机能得到调整和增进，从而起到了良好的作用.

在地球南北两极附近地区的高空，夜间常会出现灿烂美丽的光辉.有时它像一条彩带，有时它像一团火焰，有时它又像一张五光十色的巨大银幕.它轻盈地飘荡，同时忽暗忽明，发出红的，蓝的，绿的，紫的光芒.静寂的极地由于它的出现骤然显得富有生气.这种壮丽动人的景象就叫做极光.

产生极光的原因是来自大气外的高能粒子(电子和质子)撞击高层大气中的原子的作用.这种相互作用常发生在地球磁极周围区域.所知，作为太阳风的一部分荷电粒子在到达地球附近时，被地球磁场俘获，并使其朝向磁极下落.它们与氧和氮的原子碰撞，击走电子，使之成为激发态的离子，这些离子发射不同波长的辐射，产生出红,绿或蓝等色的极光特征色彩.

在太阳活动盛期，极光有时会延伸到中纬度地带，极光有发光的帷幕状，弧状，带状和射线状等多种形状.发光均匀的弧状极光是最稳定的外形，有时能存留几个小时而看不出明显变化.然而，大多数其他形状的极光通常总是呈现出快速的变化.弧状的和折叠状的极光的下边缘轮廓通常都比上端更明显.极光最后都朝地极方向退去，辉光射线逐渐消失在弥漫的白光天区.造成极光动态变化的机制尚示完全明了.

在太阳创造的诸如光和热等形式的能量中，有一种能量被称为"太阳风".这是一束可以覆盖地球的强大的带电亚原子颗粒流，该太阳风在地球上空环绕地球流动，以大约每秒400公里的速度撞击地球磁场，磁场使该颗粒流偏向地磁极，从而导致带电颗粒与地球上层大气发生化学反应，形成极光.

地球的磁场还在不断发生变化，其变化方式也在发生变化.不同地方的磁场方向和强度均以不同的方式发生变化，可能变小，也可能南北极发生大翻转 .由于地球磁场的复杂性，要预计它在遥远的将来会是什么样子是不可能的.地球物理学家们利用分布在世界许多地方的磁场观测点收集的数据，通过数学模型分析出磁场将如何变化.

地球磁场不是孤立的，它受到外界扰动的影响，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。