miniaturadaimagem|upright=1.2|Simulação por computador do campo magnético da Terra em um período de polaridade normal entre reversões. As linhas representam a magnetosfera, sendo as azuis quando o campo aponta para o centro e as amarelas quando estão indo para fora. O eixo de rotação da Terra é centralizado e vertical. Os densos aglomerados de linhas estão dentro do núcleo da Terra. Campo magnético terrestre, também conhecido como campo geomagnético, é o campo magnético que se estende do interior da Terra para o espaço, onde interage com o vento solar, um fluxo de partículas carregadas que emanam do Sol. O campo magnético é gerado por correntes elétricas devido ao movimento das correntes de convecção de uma mistura de ferro e níquel fundidos no núcleo externo da Terra: essas correntes de convecção são causadas pelo calor que sai do núcleo, um processo natural chamado geodinamismo.
A magnitude do campo magnético da Terra em sua superfície varia de 25 a 65 microteslas (0,25 a 0,65 gauss). Como aproximação, é representado por um campo de um dipolo magnético atualmente inclinado em um ângulo de cerca de 11 graus em relação ao eixo de rotação da Terra, como se houvesse um imã enorme colocado nesse ângulo através do centro da Terra. O polo geomagnético norte, localizado em 2015 na ilha Ellesmere, Nunavut, Canadá, no hemisfério norte, é na verdade o polo sul do campo magnético da Terra, e vice-versa.
Enquanto os polos magnéticos do norte e do sul geralmente estão localizados próximo aos polos geográficos, eles se movem lenta e continuamente ao longo das escalas de tempo geológicas, mas suficientemente devagar para que as bússolas comuns continuem sendo úteis para a navegação. No entanto, em intervalos irregulares de várias centenas de milhares de anos, ocorre a inversão geomagnética e os polos magnéticos norte e sul, respectivamente, mudam abruptamente de lugar. Essas reversões dos polos geomagnéticos deixam um registro em rochas valiosas para os paleomagnetistas no cálculo de campos geomagnéticos no passado. Essas informações, por sua vez, são úteis no estudo dos movimentos dos continentes e do fundo do oceano no processo de placas tectônicas.
A magnetosfera é a região acima da ionosfera que é definida pela extensão do campo magnético da Terra no espaço. Ela se estende por várias dezenas de milhares de quilômetros ao espaço, protegendo a Terra das partículas carregadas do vento solar e dos raios cósmicos que, de outra forma, destruiriam a atmosfera superior, incluindo a camada de ozônio que protege o planeta da radiação ultravioleta.
Importância thumb|upright=1.2|esquerda|A magnetosfera protege a superfície da Terra das partículas carregadas do vento solar. É comprimida no lado diurno (Sol) devido à força das partículas que chegam, e estendido no lado noturno.
O campo magnético da Terra serve para desviar a maior parte do vento solar, cujas partículas carregadas arrancariam a camada de ozônio que protege a Terra da radiação ultravioleta prejudicial. Um mecanismo de decapagem faz com que o gás seja capturado em bolhas de campo magnético, que são arrancadas pelos ventos solares. Cálculos da perda de dióxido de carbono da atmosfera de Marte, resultante da eliminação de íons pelo vento solar, indicam que a dissipação do campo magnético marciano causou uma perda quase total de sua atmosfera.Structure of the Earth . Scign.jpl.nasa.gov. Retrieved on 2012-01-27.
O estudo do campo magnético passado da Terra é conhecido como paleomagnetismo. A polaridade do campo magnético da Terra é registrada em rochas ígneas e, portanto, as reversões do campo são detectáveis como "listras" centradas nas dorsais oceânicas onde o fundo do mar está se espalhando, enquanto a estabilidade dos polos geomagnéticos entre as inversões permitiu aos paleomagnetistas rastrear o movimento passado dos continentes. As reversões também fornecem a base para a magnetostratigrafia, uma maneira de datar rochas e sedimentos. O campo também magnetiza a crosta, e anomalias magnéticas podem ser usadas para procurar depósitos de minérios metálicos.
Os seres humanos têm usado bússolas para encontrar direção desde o século XI e para navegação desde o século XII. Embora a declinação magnética mude com o tempo, esse desvio é lento o suficiente para que uma simples bússola possa permanecer útil para a navegação. Usando a magnetorrecepção, vários outros organismos, desde alguns tipos de bactérias até pombos, usam o campo magnético da Terra para orientação e navegação.
Características Em qualquer local, o campo magnético da Terra pode ser representado por um vetor tridimensional. Um procedimento típico para medir sua direção é usar uma bússola para determinar a direção do norte magnético. Seu ângulo em relação ao norte verdadeiro é a declinação () ou variação. Diante do norte magnético, o ângulo que o campo faz com a horizontal é a inclinação () ou mergulho magnético. A intensidade () do campo é proporcional à força que exerce sobre um ímã. Outra representação comum está nas coordenadas (norte), (leste) e (abaixo). centro|miniaturadaimagem|500x500px| Sistemas de coordenadas comuns usados para representar o campo magnético da Terra.
Declinação thumb|Declinação do campo magnético terrestre entre 1590 e 1990 A declinação é positiva para um desvio para leste do campo em relação ao norte verdadeiro. Pode ser estimada comparando a direção norte/sul magnética em uma bússola com a direção de um polo celeste.
Intensidade A intensidade do campo é frequentemente medida em gauss (G), mas geralmente é relatada em nanoteslas (nT), com 1 G = 100 000 nT. Um nanotesla também é chamada de gama (γ) O tesla é a unidade SI do campo magnético; o campo da Terra varia entre aproximadamente 25 000 e 65 000 nT (0,25-0,65 G) Em comparação, um imã de geladeira forte possui um campo de cerca de 10 000 000 nanoteslas (100 G).
Um mapa de contornos de intensidade é chamado de gráfico isodinâmico. Como mostra o Modelo Magnético Mundial, a intensidade tende a diminuir dos polos para o equador. Uma intensidade mínima ocorre na Anomalia do Atlântico Sul na América do Sul, enquanto existem máximos no norte do Canadá, na Sibéria e na costa da Antártica, ao sul da Austrália.
Inclinação A inclinação é dada por um ângulo que pode assumir valores entre -90° (acima) e 90° (abaixo). No hemisfério norte, o campo aponta para baixo. Isto está logo abaixo do Polo Norte Magnético e gira para cima à medida que a latitude diminui até ficar na horizontal (0°) no equador magnético. Ele continua a girar para cima até chegar ao Polo Magnético Sul. A inclinação pode ser medida com um círculo de imersão.
Variação geográfica Componentes do campo magnético da Terra na superfície do Modelo Magnético Mundial para 2015.
Aproximação dipolar miniaturadaimagem| A variação entre o norte magnético (N m ) e o norte "verdadeiro" (N g ). Perto da superfície da Terra, o campo magnético funciona como um dipolo magnético posicionado no centro do planeta e inclinado em um ângulo de cerca de 11° em relação ao eixo rotacional dele. O dipolo é equivalente a um poderoso ímã, com seu polo sul apontando para o Polo Norte geomagnético. Como o polo norte de um ímã atrai os polos sul de outros ímãs e repele os polos norte, ele deve ser atraído pelo polo sul do ímã da Terra. O campo dipolar é responsável por 80-90% do campo na maioria dos locais.
Polos magnéticos miniaturadaimagem| O movimento do Polo Magnético Norte da Terra através do Ártico canadense. Historicamente, os polos norte e sul de um ímã foram definidos pela primeira vez pelo campo magnético da Terra, e não vice-versa, uma vez que um dos primeiros usos de um ímã foi como uma agulha de bússola. O polo norte de um ímã é atraído pelo polo magnético norte da Terra quando o ímã é suspenso e pode girar livremente. Como polos opostos se atraem, o Polo Magnético Norte da Terra é, na verdade, o polo sul do seu campo magnético (o local onde o campo é direcionado para baixo na Terra).
As posições dos polos magnéticos podem ser definidas de pelo menos duas maneiras: local ou globalmente. A definição local é o ponto em que o campo magnético é vertical. Isto pode ser determinado medindo a inclinação do campo da Terra, que é de 90° (para baixo) no Polo Magnético Norte e de -90° (para cima) no Polo Magnético Sul. Os dois polos vagam independentemente um do outro e não estão diretamente opostos um ao outro no globo. Movimentos de até 40 quilômetros por ano foram observados no Polo Magnético Norte, que está migrando para noroeste nos últimos 180 anos, de Cape Adelaide, na Península de Boothia, em 1831, para Resolute Bay em 2001, a 600 quilômetros.
Magnetosfera miniaturadaimagem| Renderização artística da estrutura de uma magnetosfera. 1) Arco de choque.
2) Magnetobainha. 3) Magnetopausa.
4) Magnetosfera. 5) Cauda magnetosférica norte.
6) Cauda magnetosférica sul. 7) Plasmasfera. thumb|Uma aurora austral em 11 de setembro de 2005 vista do espaço por um satélite da NASA O campo magnético da Terra, predominantemente dipolar em sua superfície, sendo distorcido ainda mais pelo vento solar, é um fluxo de partículas carregadas que saem da coroa solar e aceleram a uma velocidade de 200 a 1 000 quilômetros por segundo. Eles carregam consigo um campo magnético, o campo magnético interplanetário (FMI)., páginas 126–141
O vento solar exerce uma pressão e, se pudesse alcançar a atmosfera da Terra, iria desgastá-la. No entanto, é mantido afastado pela pressão do campo magnético da Terra. A magnetopausa, a área onde as pressões se equilibram, é o limite da magnetosfera. Apesar do nome, a magnetosfera é assimétrica, com o lado solar saindo a cerca de 10 raios terrestres, enquanto o outro lado se alonga em uma cauda magnetosférica que se estende para além de 200 raios terrestres. Na direção solar da magnetopausa está o choque em arco, a área onde o vento solar diminui abruptamente.
Dentro da magnetosfera está a plasmasfera, uma região em forma de anel contendo partículas carregadas de baixa energia, ou plasma. Esta região começa na altura de 60 km, estende-se até a 3 ou 4 raios terrestres e inclui a ionosfera. Esta região gira com a Terra. Existem também duas regiões concêntricas em forma de pneu, chamadas de cinturões de Van Allen, com íons de alta energia (energias de 0,1 a 10 milhões de elétron-volts (MeV)). A parte interna vai de 1–2 raios terrestres, enquanto a parte externa está a 4-7 raios terrestres. A plasmasfera e os cinturões de Van Allen têm uma sobreposição parcial, mas isto varia muito com a atividade solar.
Além de desviar o vento solar, o campo magnético da Terra desvia os raios cósmicos, partículas carregadas de alta energia que vêm principalmente de fora do Sistema Solar. Muitos raios cósmicos são mantidos fora do Sistema Solar pela magnetosfera do Sol, ou heliosfera. Por outro lado, os astronautas na Lua correm o risco de serem expostos à radiação. Qualquer um que estivesse na superfície da Lua durante uma erupção solar particularmente violenta em 2005 teria recebido uma dose letal de radiação.
Algumas das partículas carregadas entram na magnetosfera. Eles espiralam em torno das linhas de campo, oscilando entre os polos várias vezes por segundo. Além disso, os íons positivos flutuam lentamente para o oeste e os íons negativos flutuam para o leste, dando origem a uma corrente de anel. Essa corrente reduz o campo magnético na superfície da Terra. Partículas que penetram na ionosfera e colidem com os átomos de lá dão origem às luzes das auroras e também emitem raios-X.