자기장
자기력선()이란 자기장이 뿜어 나오는 모습을 형상화한 일련의 선들이다. 자기장의 방향은 자기력선의 접선의 방향과 같고, 자기장의 세기는 자기력선의 밀도에 비례한다. 자기 홀극이 존재하지 않으므로, 자기력선은 절대로 끊어지지 않는다.
다이너모 이론
현재는 지구 자기장의 수치적 모델은 성공적으로 증명되지는 않은 상태이지만, 어느 정도의 범위에 도달한 것으로 보인다. 초기 모델은 행성 외핵의 대류에 의한 자기장 형성에 초점을 맞추고 있는데, 이는 균일한 핵 표면 온도와 핵이 예외적으로 높은 점도를 가진다고 가정할 때만 강하고 지구 자기장과 유사한 자기장의 형성이 생성됨을 보일 수 있다. 실제값을 이용한 계산에서는 지구 자기장과 닮지 않은 자기장을 형성하는 것으로 나타나지만, 보다 정교한 분석 모델로서 이어지는 길을 가리키고 있다. 수 밀리 켈빈의 범위에서 일어나는 핵 표면 온도의 미세한 변화는 대류의 증가를 가져오고, 더 실제와 비슷한 자기장을 형성한다.
다이너모 이론은 회전 및 대류하고, 전기 전도성이 있는 유체가 어떻게 자기장을 유지하는지 설명한다. 이 이론은 천체물리학적에서 비정상적으로 장기간에 걸쳐 남아있는 자기장의 존재를 설명하기 위해 사용된다. 지오다이너모 내의 전도성 유체는 외핵 내부에 존재하는 액체 상태의 철이며, 솔라다이너모에서는 타코클라인에서 이온화된 기체이다. 천체물리학 방면의 다이너모 이론에서는 유체가 어떻게 자기장을 지속적으로 형성하는지를 조사하기 위해 자기 유체 역학 방정식을 사용한다.
한 때에는 지구 자기장의 대부분을 구성하고 자전축으로부터 11.3도 정도 기울어진 자기 쌍극자가 지구 내부 물질의 영구적인 자화에 의해 발생했다고 믿어져 다이너모 이론이 태양 자기장의 영향에 의한 지구 자기장을 설명하는데 사용되었으나, 1919년에 조지프 라모어가 제안했던 초기의 가설은 자기 세속적 변화, 자극 역전을 포함하는 고지 자기장, 지진학 및 태양계의 풍부한 원소들에 대해 광범위하게 이루어진 연구들로 인해 수정되었다. 또한 카를 프리드리히 가우스의 이론을 지구 자기장의 관측에 적용해본 결과, 지구 자기장은 외부에서 영향을 받지 아니하고 오직 내부에서만 영향을 받는 것으로 나타났다.