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磁场的起源。
科学家们已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。
关于地磁场起源的假说归纳起来可分为两大类，第一类假说是以现有的物理学理论为依据;第二类假说则独辟蹊径，认为对于地球这样一个宇宙物体，存在着不同于现有已知理论的特殊规律。
属于第一类假说的还有漂移电流假说、热力效应假说和霍尔效应假说等，但这些假说都不能全面地解释地磁场的奇异特性。
关于地磁场起源还有第二类假说，这其中最具代表性的就是重物旋转假说。
因此上说，关于地磁场的起源问题，学术界仍处在探索与争鸣之中，尚没有一个具有相当说服力的理论，对地磁场的成因作出解释。
在地球历史中经历过多次磁场反转，地球偶极磁场就像一个条形磁铁，数亿年以来保持相同强度。之后出于某种未知原因，逐渐变弱，直至磁场逆转。
这一最新结论是一支国际研究小组得出的，并证实最近一次磁场逆转发生于786000年前，未来百年之内将发生磁场逆转，也许一些人有生之年将有幸目睹这一变化。美国加州大学伯克利分校研究生考特尼-斯潘恩(CourtneySprain)说:"地球磁场逆转将很快发生!"
古地磁数据具有重要价值，它是迄今为止关于磁场逆转期间所发生变化以及磁场逆转频率的最佳记录之一。
现今如果出现磁场反转将潜在带来一场灾难，首先输电网络将造成瘫痪，同时，由于地球磁场保护生命免遭来自太阳和宇宙射线的高能粒子辐射，一旦磁场反转将导致生物基因突变，增大人们癌症的发病率。
H=fmω/r=f0m/Tr(f0为常数，T为自转周期，r为旋转质量场半径)
地球磁场没有翻转过不会消失
地球生物都是在地球表面和水中进化的，所以地球生物从来就没有在逆向磁场中生存过。这样地球生物演化的表现也就没有逆向磁场的生物特征留存。
麦克斯韦方程反推地球电场和岩石剩余磁场唯一解释都说明，地球电磁场的电流是在地壳中流动着，但是我们为什么很少能感觉到这个地电流的存在呢这主要是因为电流在地壳导体场流动时，它有一个最小电阻路径原理。因为地球是圆的，所以地电流不会表现到地球表面上来。
地球的演化、乃至太阳系的演化是一个恒定变化的过程，在其中很少会有突发事件发生。行星的磁场如果发生翻转，那可以说是突发事件引诱的，这种突发事件在太阳里我们无法找到它的诱发点。地球磁场也从来就没有翻转过。
⑵内部电流学说，认为地球内部存在巨大的电流，形成巨大电磁体产生地球磁场，但是既未观测到这种巨大电流，而且巨大电流也会很快衰减，不会长期存在。
⑶电荷旋转学说(公元1900年，简写作1900)，认为地球表面和内部分别分布着符号相反、数量相等的电荷，由地球自转而形成闭合电流，由此电流产生磁场，但这学说缺乏理论和实验基础。
⑷压电效应学说(1929)，认为在地球内部物质在超高压力下使物质中的电荷分离，电子在这样的电场中运动而产生电流和磁场。但理论计算出这样的磁场仅有地磁场的约千分之一(10-3)。
⑸旋磁效应学说(1933)，认为地球内的强磁物质旋转可以产生地球磁场，但这种旋磁效应产生的磁场只有地球磁场的大约千亿分之一(10-11)。
⑺发电机学说(1946-1947)，认为是地球内部的导电液体在流动时产生稳恒的电流，由这电流产生地球磁场。
⑻旋转体效应学说(1947)，是根据少数天体观测得到的经验规律，认为具有角动量的旋转物体都会产生磁矩，因而产生磁场。这一学说需要使用一无科学根据的常数，5年后又被提出这一学说的科学家根据精密的实验结果加以否定了。
⑼磁力线扭结学说(1950)，认为在地球磁场磁力线的张力特性和地核的较差自转，会使原始微弱的地球磁场放大，由此产生地球磁场。
⑽霍尔效应学说(1954)，认为在地球内部由于温度不均匀产生的温差电流和原始微弱磁场的同时使用下，会由霍尔效应产生霍尔电动势和霍尔电流，由此产生地球磁场。
由于地壳板块运动错位移动，地磁场会缓慢发生变动。至于引发的其他自然变化需要进行跟踪检测，长期积累数据，进入2000年前后，地壳板块明显感觉真实检测数据更加详细，所以，地磁场的数据可以根据类似地壳的参照物的数据测定和推断。
科学家首次实测出地核磁场强度
美国加州大学伯克利分校地球物理学家首次测量出地下1800英里(约2900公里)深处地核区的磁场强度，为证明地核热源提供了重要参数，正是地核热源造成了内部电流维持着磁场。
论文作者、加州大学伯克利分校地球与行星科学教授布鲁斯·巴菲特表示，这是首次根据观测而不是推断得到的真正数据，这一没有争议的结果将平息地核内部磁场强弱之争。他们根据观测计算出此处地核磁场强度为25高斯，是地球表面的50倍。该数据只是地球物理学家预测的中等水平。
地核内有强磁场意味着有很强的热源，科学家之前假设能量源是40亿年前地球在热熔化状态时留下的余热、重元素沉积和寿命较长的元素发生的放射性衰变。地球内部约60%的能量可能来自于固态内核变冷膨胀时排出较轻的元素，如果磁场只有很弱的5高斯，表明由放射性衰变所供给的热量很少，如果磁场达到100高斯，则表明放射性衰变很强。
巴菲特指出，25高斯是整体外核的平均水平，磁场会随位置不同而变化。"由此我们还发现，观察远距离类的星体，能帮助照见地球内部。"
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.