指南针之所以能指南指北，是因为地球磁场的作用。地球磁场的存在与地球内部有一个巨大的理想磁体一样，它也有两个磁极，理想磁体的北极在地磁南极的附近，理想磁体的南极在地磁北极的附近。根据“同性相斥，异性相吸”的道理，指南针在地磁两极的作用下，便一头指南，一头指北。
指南针
人们对地球磁场的分布和变化情况的掌握已达到了相当高的水平，但是，对于地球磁场是怎样产生的这个根本问题，却一直没有找到一个令人满意的答案。关于地磁起源的假说很多，归纳起来可以分为两大类。
第一类是以现有的物理基础为依据。比如，假定地球同时具有两种电荷，其中一种电荷分布在地球表面上，另外一种电荷分布在地球内部，由于地球的旋转形成电流，因此产生磁场。可是，在地球表面上的观测者也随着电荷一起旋转，所以对电荷来说，就不存在什么相对运动。从另外一个方面来看，根据计算得出地球的电荷不多，由这些电荷产生的磁场是很微弱的，如果要想得到像现在地球磁场这样大的磁场强度，地球的电荷需要大1亿倍才行，这和实际情况有很大的出入。再如，假定地球的中心部分是一个液态的金属球，它的粘滞性和水差不多，同时假定地核和地壳一样，含有少量的放射性物质，地核受到放射性元素蜕变能量的作用，就在地核边界产生温差，这种温差引起对流，只要放出的热量达到适当的程度就会形成涡流。如果有微弱的原始磁场存在，那么运动的金属壳体就会由于涡流的存在而产生感应电流，在对流运动的作用下，感应电流又会引起再生磁场，这样，磁场就会继续增长到现有的数值。在这种情况下，地核就好像一个自激式发电机一样。
地球存在磁场
第二类假说则否定第一类假说，认为地球作为宇宙中的一个星球，有其特殊规律。比如，这个观点认为地球和其他天体的磁性都是巨大物体转动的结果，也就是说星体自然生磁，就好像电荷转动能产生磁场的情况一样。但是经过对天体的观测和实验的结果说明，并没有发现随着地球一起转动的重物在转动时产生和质量有关的任何附加磁场，以致后来连假说的创立者也不得不放弃这种观点。再如，这个观点认为地球本身就是一块巨大的磁体，但是根据对地球内部构造的研究知道，地球外壳的温度是随着深度的增加而升高的。从20米开始，平均深度每增加 33米，温度就升高1℃。铁磁性物质超过一定的温度，就会失去磁性。根据计算，距地面以下几十千米处，就不可能有铁磁现象，至于更深的地方，就更不会有磁性的存在了。
现在，大多数从事地磁研究的人都认为地球磁场是由于地核中有电流存在而引起的，并且指出地核半径大约是地球半径的一半，约为3000千米。按电导率来看，这个金属核很可能是铁和镍或是硅酸盐的化合物，但是，这并不是最后的结论。地磁的起源还需要进一步探索。
