thumb|Simulación por computadora de las líneas del campo terrestre en un periodo estándar entre inversiones (azules cuando el campo apunta hacia el centro y amarillas cuando apunta hacia fuera); el eje de rotación de la tierra está centrado y en la vertical; la distribución más compleja de líneas corresponde a la parte líquida del núcleo terrestre.
El campo magnético terrestre (también llamado campo geomagnético) es el campo magnético que se extiende desde el núcleo interno de la Tierra hasta el espacio. El campo magnético terrestre se puede aproximar con el campo creado por un dipolo magnético (como un imán de barra) inclinado un ángulo de 11,5 grados con respecto al eje de rotación terrestre.
Su magnitud en la superficie de la Tierra varía de 25 a 65 µT (microteslas), 25.000 a 65.000 nT (nanoteslas) o 0.25-0.65 G (gauss) siendo mayor en los polos y menor en el ecuador magnético. Este campo es el responsable de que la aguja de la brújula se oriente señalando la misma dirección.
El campo de la Tierra cambia con el tiempo en intensidad y orientación porque se genera por el movimiento de aleaciones de hierro fundido en el núcleo externo del planeta Tierra (la geodínamo). Por ejemplo, el polo norte magnético se desplaza a razón de 40km/año, lo suficientemente lento como para que las brújulas sean útiles en la navegación.
Al cabo de ciertos periodos de duración aleatoria (con un promedio de duración de varios cientos de miles de años), el campo magnético de la Tierra se invierte (el polo norte y sur geomagnético permutan su posición). Estas inversiones dejan un registro en las rocas (paleomagnetismo) que permite a los geofísicos calcular la deriva de continentes en el pasado y la formación de los fondos oceánicos, resultado de la tectónica de placas.
El campo magnético interacciona con el viento solar en una región llamada magnetosfera que se extiende por encima de la ionósfera, más arriba de los 500km de altura y hasta miles de kilómetros en el espacio. Esta capa protege a la Tierra de los rayos cósmicos que destruirían la atmósfera externa, incluyendo la capa de ozono que protege a la Tierra de la dañina radiación ultravioleta.
Importancia La Tierra está mayormente protegida del viento solar, un flujo de partículas energéticas cargadas que emana del Sol, por su campo magnético, que desvía la mayor parte de las partículas cargadas. Estas partículas destruirían la capa de ozono, que protege a la Tierra de dañinos rayos ultravioleta.(en inglés)
El cálculo de la pérdida de dióxido de carbono de la atmósfera de Marte —que resultó en la captura de iones del viento solar— es coherente con la pérdida casi total de su atmósfera consecuencia del apagado del campo magnético del planeta.(en inglés)
La polaridad del campo magnético de la Tierra se registra en las rocas ígneas y sedimentarias. Las inversiones son detectables como bandas centradas en las dorsales oceánicas en las que el lecho oceánico se expande, mientras que la estabilidad de los polos geomagnéticos entre los diferentes sucesos de inversión permite a los paleomagnetistas seguir la deriva de continentes. Las inversiones también constituyen la base de la magnetoestratigrafía, un método de datar rocas y sedimentos.(en inglés) El campo también magnetiza la corteza; pudiéndose usar las anomalías para detectar menas de minerales valiosos.(en inglés)
Los seres humanos han usado brújulas para orientarse desde el , y para la navegación desde el .
Principales características Descripción thumb|Sistemas de coordenadas más usados para representar el campo magnético terrestre. El campo magnético puede ser representado en cualquier punto por un vector tridimensional (ver figura). Una forma común de medir su dirección es usar una brújula para determinar la dirección del norte magnético. Su ángulo con respecto al norte geográfico se denomina declinación. Apuntando hacia el norte magnético el ángulo que el campo mantiene con la horizontal es la inclinación. La intensidad (F) del campo es proporcional a la fuerza que se ejerce sobre el imán. También se puede usar una representación con coordenadas XYZ en las que la X es la dirección de los meridianos (con sentido al norte geográfico), la Y es la dirección de los paralelos (sentido hacia el este) y la Z es la dirección vertical (con el sentido hacia abajo apuntando al centro de la Tierra).
Intensidad La intensidad de campo es máxima cerca de los polos y mínima cerca del ecuador. Es medida con cierta frecuencia en Gauss (una diezmilésima de Tesla), pero normalmente se representa usando los nanoteslas (nT), siendo 1 G = 100 000 nT. El nanotesla también es llamado un Gamma).(en inglés) These are the units of a magnetic B-field. The magnetic H-field has different units, but outside of the Earth's core they are proportional to each other.(en inglés) (en inglés) El campo varía entre aproximadamente 25 000 y 65 000 nT (0.25-0.65 G). En comparación el imán de una nevera tiene un campo de 100 gauss. thumb|left|Intensidad del campo magnético de la Tierra tomado a partir del Modelo Magnético Mundial (World Magnetic Model o WMM) para 2010. Los mapas de isolíneas de intensidad son llamados cartas isodinámicas. En la imagen de la izquierda se puede ver una carta isodinámica del campo magnético de la Tierra. El mínimo de intensidad ocurre sobre América del Sur, mientras que el máximo ocurre sobre el norte de Canadá, Siberia y la costa de la Antártida al sur del continente australiano.
Inclinación thumb|Inclinación del campo magnético de la Tierra a partir de datos del WMM para 2010. La inclinación viene dada por el ángulo por el que el campo apunta hacia abajo con respecto a la horizontal. Puede tener valores entre -90° (hacia arriba) y 90° (hacia abajo). En el polo norte magnético apunta completamente hacia abajo, y va progresivamente rotando hacia arriba al disminuir la latitud hasta la horizontal (inclinación 0°), que se alcanza en el ecuador magnético. Continúa rotando hasta alcanzar la vertical en el polo sur magnético. La inclinación puede ser medida con un círculo de inclinación.
Un mapa de isolíneas de inclinación de la Tierra se muestra en la figura de la derecha.
Declinación
La declinación es positiva para una desviación del campo hacia el este relativa al norte geográfico. Se puede estimar al comparar la orientación de una brújula con la posición del polo celeste. Los mapas incluyen normalmente información de la declinación como un pequeño diagrama que muestra la relación entre el norte magnético y geográfico. La información de la declinación para una región puede ser representada por una carta isogónica (mapa de isolíneas que unen puntos con la misma declinación). thumb|left|Declinación del campo magnético terrestre a partir del WMM de 2010. Las líneas isogónicas ofrecen la declinación en grados. Una carta isogónica del campo magnético terrestre se muestra en la imagen de la izquierda.
Aproximación dipolar Cerca de la superficie de la Tierra, el campo magnético de ésta puede ser razonablemente aproximado por el creado por un dipolo magnético localizado en el centro de la Tierra e inclinado con un ángulo de 11.5° con respecto al eje de rotación del planeta. El dipolo es aproximable a un imán de barra, con el polo sur apuntando hacia el polo norte geomagnético. El polo norte de un imán se define a partir de la atracción hacia el polo norte de la Tierra. Sobre la base de que el polo norte de un imán atrae al polo sur de otros imanes y repele los polos nortes, debe ser atraído al polo sur del imán de la Tierra. Este campo dipolar supone alrededor de un 80-90 % del campo total en la mayor parte de las localizaciones.
Polos magnéticos thumb|El movimiento del polo norte magnético de la Tierra a lo largo del ártico canadiense. La posición de los polos magnéticos puede definirse por lo menos de dos maneras. Un polo de inclinación magnética es un punto de la superficie terrestre cuyo campo magnético es totalmente vertical.
La inclinación del campo de la Tierra es de 90° en el polo norte magnético y -90° en el polo sur magnético. Los dos polos se desplazan independientemente del otro y no están situados perfectamente enfrentados en puntos opuestos del globo. Su desplazamiento puede ser rápido: se han detectado movimientos del polo norte magnético por encima de los 40 km por año. A lo largo de los últimos 180 años, el polo norte magnético ha estado migrando hacia el noroeste, desde el Cabo Adelaida en la península Boothia en 1831 hasta la bahía Resolute a 600 km de distancia en 2001. El ecuador magnético es la curva de nivel cero (el campo magnético es horizontal).
Si se traza una línea paralela al momento del dipolo que más se aproxima al campo magnético terrestre los puntos de intersección con la superficie terrestre son llamados los polos geomagnéticos. Es decir, el polo norte y sur geomagnéticos serían equivalentes al polo norte y sur magnético si la Tierra fuera un dipolo perfecto. Sin embargo, el campo de la Tierra presenta una contribución significativa de términos no dipolares, por lo que los polos no coinciden.
Magnetosfera
Buena parte de las partículas cargadas provenientes del viento solar son atrapadas en los cinturones de Van Allen. Un pequeño número de partículas del viento solar consigue llegar, siguiendo una línea del campo magnético hasta la alta atmósfera y la ionosfera en las zonas aurorales. El único momento en el que el viento solar es observable desde la Tierra es cuando es suficientemente fuerte como para producir fenómenos como la aurora y las tormentas geomagnéticas. Las auroras de cierta magnitud en cuanto a brillo calientan notoriamente la ionosfera, causando que su plasma se expanda hacia la magnetosfera, incrementando el tamaño de la geosfera de plasma, y causando el escape de masa de la atmósfera en el viento solar. Las tormentas geomagnéticas ocurren cuando la presión de los plasmas contenidos dentro de la magnetosfera es suficientemente grande como para hincharse y en consecuencia distorsionar el campo geomagnético. thumb|left|Simulación de la interacción entre el campo magnético terrestre y el campo magnético interplanetario. La magnetosfera se comprime en la «parte diurna» que afronta al Sol, debido a la acción de las partículas que llegan y se extiende en el «lado nocturno». El viento solar es responsable de la forma promedio de la magnetosfera terrestre. Las fluctuaciones en su velocidad, densidad y dirección afectan notablemente al entorno local del planeta. Por ejemplo, los niveles de radiación ionizante e interferencias de baja frecuencia pueden variar en factores de cientos a miles; la forma y localización de la magnetopausa y la onda de choque (en la cara situada a contracorriente) puede variar en varios radios terrestres, exponiendo a los satélites geosíncronos a los efectos del viento solar directo. Esos fenómenos son conocidos de manera colectiva como meteorología espacial. El procedimiento de desprendimiento y pérdida de masa atmosférica se provoca cuando el gas es atrapado en burbujas de campo magnético, que son arrancadas por el viento solar. Además, las variaciones en la intensidad del campo magnético se han correlacionado con la variación de la precipitación en los trópicos.
Dependencia temporal Variaciones a corto plazo thumb|Fondo: Un grupo de medidas de observatorios magnéticos mostrando una tormenta magnética en el año 2000. Globo terráqueo: Mapa que muestra las localizaciones de diferentes observatorios y las isolíneas de intensidad horizontal de campo en unidades de μT.