地球磁場主要由地球的大氣圈產生，因而可把大氣看成一個巨大的“通電螺線管”。通電螺線管表現出來的磁性與條形磁鐵相似，它的一端相當于北極，另一端相當于南極。當給螺線管內插入鐵芯時，由于鐵芯被磁化，磁場就會大大增強。因此把螺線管套在鐵芯上，就構成了一個電磁鐵，電磁鐵的磁性比螺線管的磁性強。
    由此，在把大氣看成一個巨大的“通電螺線管”的同時，還可以把地球地殼表面以內的部分（地球的內部圈層），看成是插在這個巨大“通電螺線管”內的“鐵 芯”。由于這個“鐵芯”被磁化，地球磁場便大大加強，這樣地球就像是一個“電磁鐵”。地磁場主要由這個巨大的“電磁鐵”產生。在地球這個巨大“電磁鐵”的 “鐵芯”被磁化的情況下，由于各種物質在地球內部的分布情況不同，加之其他因素（如溫度、壓力等）的影響，在地球內部就形成了磁核。
    古地磁學的證據表明，古代的地球磁場與現在的磁場極為不同。例如，在各個不同時期，磁極的位置基本不同。這就是說，磁極可能遷移了幾千里路。并且人們已經發現，地球磁場能夠突然轉換極性方向，使磁北極變成磁南極，磁南極變成磁北極。
對于地球磁場出現的這些奇怪現象，使人們既困惑又感興趣。于是人們在探究地球磁性起源的同時，也試圖對這些現象加以解釋，但至今也沒有對地球磁場這些奇 怪現象的成因，做出令人滿意的解釋。那么，是否可以用大氣產生地球磁場的理論，解釋地球磁極遷移現象和地球磁場倒轉現象？
    地球除自身內部的物質運動外，它的繞軸自轉運動和繞日公轉運動，是人類最為熟悉的自然現象。有自轉，就有赤道平面；有公轉，就有軌道平面，即黃道平面。 在黃道平面與赤道平面之間有一個交角，叫做黃赤交角。目前的黃赤交角是23°26‘。地球一邊繞軸自轉，一邊繞日公轉，在天空的位置時刻變化，這種情況會 影響地球的自轉狀態。
    實際上，地球的自轉狀態的確發生著變化。由黃赤交角的度數，并非是固定的就可以證明這一點。而地球自轉狀態的任何改變，都會使大氣的運動隨之發生變化。 這就如同舞臺上，舞蹈演員身上的舞衣隨同演員舞姿的變化而變化一般。由于大氣的運動發生了變化，即通過地球這個巨大“電磁鐵”的電流發生了變化，根據安培 定律，地球的磁極便會偏離原來位置。因此，地球磁極遷移的現象，就是由于地球運動變化所致。造成地球運動變化的因素是多方面的，來自地球本身或者地球以外 空間的某些作用都有可能對地球的運動產生影響。例如，地殼的運動就有可能對地球自轉的狀態產生影響。
    地球磁場的確有可能突然轉換極性方向，使磁北極變成磁南極，磁南極變成磁北極。地球磁場的倒轉在過去的地質時期曾經發生過很多次。
關于地球磁場的翻轉現象，是一個比較復雜的問題。大氣運動產生地球磁場的理論認為，大氣中的正負帶電粒子在隨同地球一起旋轉時，產生了兩個極性相反的磁場。這兩個極性相反的磁場，大部分磁性都抵消了，但并沒有全部抵消，這樣就產生了地磁場。
    地磁場既然由兩個極性相反的磁場共同作用形成，那么在地球各個不同的地質年代，由于大氣情況（大氣的成分、溫度、分布及運動等）的不同，這兩個磁場的強 弱會發生變化。在某一個時期里，某種帶電粒子所產生的磁場強于（或者弱于）另一種帶有相反電荷的粒子所產生的磁場。在接下來的另一個時期，如果大氣的情況 發生變化，這種帶電粒子所產生的磁場就有可能又弱于 （或者強于）另一種帶有相反電荷的粒子所產生的磁場。當此種情況發生時，地球磁場就會出現翻轉的現象。
    了解電磁鐵的人都知道，當流過電磁鐵的電流改變方向時，電磁鐵的南北極就會對調。由于大氣的變化，大氣中正、負帶電粒子相對運動的情況也在發生變化，當 這種變化達到一定程度，致使這一相對運動發生逆轉時，地球這個巨大“電磁鐵”的電流方向就會改變，這時地球的南北磁極就會對調。
    地球只是宇宙中的滄海一粟。同地球上的許多自然現象經常要受外界作用的影響一樣，地球磁場也不是孤立的，它會受到外界影響。例如，太陽風磁場對地球磁場 施加作用，形成一個被太陽風包圍的、彗星狀的地球磁場區域，這就是磁層。地球磁層是一個更為復雜的問題。目前，科學家正在對其進行研究。