Le champ magnétique terrestre (ou champ géomagnétique) ressemble à celui produit par un aimant droit (un barreau aimanté). À cause de la présence, à chaque bout de l'aimant, de deux pôles où l'intensité du champ magnétique est maximale, on dit de ce champ qu'il est dipolaire ou qu'il s'agit d'un champ dipôle. À mi-distance des pôles, le champ est moitié moins intense qu'aux pôles. On visualise souvent le champ magnétique sous la forme de lignes - les lignes de force - qui jaillissent d'un bout de l'aimant, le pôle nord, s'infléchissent dans l'espace pour pénétrer à l'autre extrémité de l'aimant, au pôle sud.

Figure 1: Lignes du champ magnétique

On peut expliquer 90 % du champ géomagnétique observé en supposant qu'il existe au centre de la Terre, mais décalé d'environ 550 km du centre réel, un aimant droit, incliné d'environ 11^o par rapport à l'axe de rotation de la planète. On peut expliquer les 10 % restant en plaçant des aimants droits à des endroits stratégiques autour de l'aimant principal.

Bien que cette représentation simple permet de conceptualiser le champ magnétique, la réalité à l'intérieur de la Terre est tout autre. Elle ne permet pas, non plus, de calculer l'intensité et la direction du champ magnétique. Habituellement, on décrit mathématiquement le champ géomagnétique à l'aide d'une expansion en harmoniques sphériques, soit une série de fonctions sphériques dépendant des latitudes et des longitudes et de leurs coefficients associés. Chaque groupe de fonctions décrit une partie particulière du champ : les trois premiers termes décrivent un champ dipolaire (deux pôles), les cinq termes suivants, un champ quadripolaire (quatre pôles) et les sept suivants, un champ octopolaire (huit pôles). En modifiant la valeur relative de chaque composante, on peut assez bien approximer la forme du champ.

On appelle modèles de référence du champ magnétique ces descriptions mathématiques du champ géomagnétique. Le modèle de référence le plus utilisé est le Champ géomagnétique international de référence (IGRF) dont on peut trouver une description (en anglais). Ce modèle est renouvelé tous les cinq ans, sous les auspices de l'Association internationale de géomagnétisme et d'aéronomie (AIGA). On peut voir, aux figures 2 et 3, deux des éléments du champ magnétique les plus utiles : la carte de la déclinaison magnétique et la carte de l'intensité magnétique totale.

Figure 2: Déclinaison magnétique

Figure 3: Intensité magnétique totale