地球磁场主要由地球的大气圈产生，因而可把大气看成一个巨大的“通电螺线管”。通电螺线管表现出来的磁性与条形磁铁相似，它的一端相当于北极，另一端相当于南极。当给螺线管内插入铁芯时，由于铁芯被磁化，磁场就会大大增强。因此把螺线管套在铁芯上，就构成了一个电磁铁，电磁铁的磁性比螺线管的磁性强。
    由此，在把大气看成一个巨大的“通电螺线管”的同时，还可以把地球地壳表面以内的部分（地球的内部圈层），看成是插在这个巨大“通电螺线管”内的“铁 芯”。由于这个“铁芯”被磁化，地球磁场便大大加强，这样地球就像是一个“电磁铁”。地磁场主要由这个巨大的“电磁铁”产生。在地球这个巨大“电磁铁”的 “铁芯”被磁化的情况下，由于各种物质在地球内部的分布情况不同，加之其他因素（如温度、压力等）的影响，在地球内部就形成了磁核。
    古地磁学的证据表明，古代的地球磁场与现在的磁场极为不同。例如，在各个不同时期，磁极的位置基本不同。这就是说，磁极可能迁移了几千里路。并且人们已经发现，地球磁场能够突然转换极性方向，使磁北极变成磁南极，磁南极变成磁北极。
对于地球磁场出现的这些奇怪现象，使人们既困惑又感兴趣。于是人们在探究地球磁性起源的同时，也试图对这些现象加以解释，但至今也没有对地球磁场这些奇 怪现象的成因，做出令人满意的解释。那么，是否可以用大气产生地球磁场的理论，解释地球磁极迁移现象和地球磁场倒转现象？
    地球除自身内部的物质运动外，它的绕轴自转运动和绕日公转运动，是人类最为熟悉的自然现象。有自转，就有赤道平面；有公转，就有轨道平面，即黄道平面。 在黄道平面与赤道平面之间有一个交角，叫做黄赤交角。目前的黄赤交角是23°26‘。地球一边绕轴自转，一边绕日公转，在天空的位置时刻变化，这种情况会 影响地球的自转状态。
    实际上，地球的自转状态的确发生着变化。由黄赤交角的度数，并非是固定的就可以证明这一点。而地球自转状态的任何改变，都会使大气的运动随之发生变化。 这就如同舞台上，舞蹈演员身上的舞衣随同演员舞姿的变化而变化一般。由于大气的运动发生了变化，即通过地球这个巨大“电磁铁”的电流发生了变化，根据安培 定律，地球的磁极便会偏离原来位置。因此，地球磁极迁移的现象，就是由于地球运动变化所致。造成地球运动变化的因素是多方面的，来自地球本身或者地球以外 空间的某些作用都有可能对地球的运动产生影响。例如，地壳的运动就有可能对地球自转的状态产生影响。
    地球磁场的确有可能突然转换极性方向，使磁北极变成磁南极，磁南极变成磁北极。地球磁场的倒转在过去的地质时期曾经发生过很多次。
关于地球磁场的翻转现象，是一个比较复杂的问题。大气运动产生地球磁场的理论认为，大气中的正负带电粒子在随同地球一起旋转时，产生了两个极性相反的磁场。这两个极性相反的磁场，大部分磁性都抵消了，但并没有全部抵消，这样就产生了地磁场。
    地磁场既然由两个极性相反的磁场共同作用形成，那么在地球各个不同的地质年代，由于大气情况（大气的成分、温度、分布及运动等）的不同，这两个磁场的强 弱会发生变化。在某一个时期里，某种带电粒子所产生的磁场强于（或者弱于）另一种带有相反电荷的粒子所产生的磁场。在接下来的另一个时期，如果大气的情况 发生变化，这种带电粒子所产生的磁场就有可能又弱于 （或者强于）另一种带有相反电荷的粒子所产生的磁场。当此种情况发生时，地球磁场就会出现翻转的现象。
    了解电磁铁的人都知道，当流过电磁铁的电流改变方向时，电磁铁的南北极就会对调。由于大气的变化，大气中正、负带电粒子相对运动的情况也在发生变化，当 这种变化达到一定程度，致使这一相对运动发生逆转时，地球这个巨大“电磁铁”的电流方向就会改变，这时地球的南北磁极就会对调。
    地球只是宇宙中的沧海一粟。同地球上的许多自然现象经常要受外界作用的影响一样，地球磁场也不是孤立的，它会受到外界影响。例如，太阳风磁场对地球磁场 施加作用，形成一个被太阳风包围的、彗星状的地球磁场区域，这就是磁层。地球磁层是一个更为复杂的问题。目前，科学家正在对其进行研究。