William Gilbert orvosi tanulmányokat folytatott, majd ezután figyelme a természettudomány felé fordult. Elsősorban elektromos és mágneses jelenségekkel foglalkozott. 1600-ban megjelent könyvében bukkan fel először az a feltevés, hogy bolygónk egy nagy, gömbalakú mágnes, amely mágneses tulajdonságait tekintve semmiben nem különbözik más gömb alakú mágnestől. Elméleti feltevéseit kísérletekkel kívánta alátámasztani, ezért természetes mágnesvasércből (magnetitből) gömb alakú mágneseket készített - ezek a Föld modelljei voltak. Külön nevet is adott nekik: terrella. (A terrella kis földecskét, kis Földet jelent.)
Kísérleteiben azt vizsgálta, hogy milyen hatással van az általa készített kis mágnes egy kisméretű, vasból készített mutatóra. Fel is fedezte a hasonlóságot a mutató és egy vízszintes tengely körül forgó iránytű viselkedése között. Már ekkor új gondolatok születtek, kérdések, amelyekre kereste a választ. A legfontosabb kérdése az volt, hogy milyen összefüggések vannak a Föld mágnessége és tengely körüli forgása között. Elméletileg bebizonyította, hogy a Földnek vannak mágneses pólusai, és azt, hogy ezek nem egyeznek meg a földrajzi pólusokkal. Később kimutatták, hogy egy adott pontban felfüggesztett mágnestű beállása idővel megváltozik. Londonban pl. negyven év alatt az iráyntű mutatója kb. 5 fokkal fordult el. Ma már azt is tudjuk, hogy az iránytű akár egy szélességi körön belül is változtatja irányát. A hajósok ezt a jelenséget figyelembe is veszik, amikor hajójuk helyzetét határozzák meg. (Ma már a GPS korában, persze ennek kisebb a jelentősége.)
Napjainkban már könnyedén meg tudjuk határozni a Föld mágneses terének vízszintes és függőleges összetevőit is. Kitűnt, hogy ezek a jellemzők is évről-évre változnak. Az orosz tudósok is nagy szerepet játszottak a földmágnesség tanulmányozásában. M. V. Lomonoszov jutott arra a megállapításra, hogy a régi elméleteket át kell dolgozni. (A régi elmélet szerint a mágnesség speciális részecskék kiáramlása során keletkezik.)
Mi alakítja a Föld mágneses terét?
A Föld bármely pontján a mágneses tér három forrásból tevődik össze. A legfontosabb forrás a Föld magjában rejlik, ahol rendkívűl magas a hőmérséklet és a nyomás értéke is. A második forrás a földkéreg, amely viszonyleg jelentős mennyiségben tartalmaz magnetitet. A Föld mágneses terét ez a két hatás hozza létre. A földi mágneses tér harmadik összetevőjét azok az elektromágneses sugárzások alkotják, amelyk a légkör felső rétegeiben uralkodnak. A Föld mágneses terének megváltozását főként a magmában lezajló folyamatok okozzák (a magma áramlása).
A Föld mágneses pólusainak vándorlását egy nemzetközi szervezet kíséri figyelemmel. Rendszeresen végeznek méréseket a földkerekségen és ma már több évre előre is megjósolják a a mágneses tér időbeli változását. Ezek a mérések meglepő eredményre vezettek. Kitűnt, hogy a földmágnesség változásait nem okozhatják egyedül a magban lévő áramlások. Az újabb, érzékenyebb műszerek segítségével olyan lokális, mindössze néhány négyzetkilométeres területeket fedeztek fel, ahol a földi mágnesség minden összetevője másképpen változik, mint a környezetében lévőkön. Abból, hogy a mágneses tér irányának eltérései kis területekre korlátozódnak, arra következtetnek a tudósok, hogy a rendellenességek okait a földkéregben kell keresni.
Vajon mitől változhat meg a kéreg mágnesessége? Okozhatják-e ezeket a változásokat a kéregben lezajló vegyi illetve termikus folyamatok? A tapasztalatok szerint nem, mert ezek a folyamatok nagyon lassúak. Akkor mi lehet az ok? Észrevették azt is, hogy minden ilyen rendellenesség olyan területeken fordul elő, ahol gyakoriak a földrengések. A kutatások ezután arra vonatkoztak, van-e összefüggés a két jelenség között. Két kérdés merült fel: a mágnesség változásai okozzák-e a földrengéseket vagy a földrengések az okozói a földmágnesség változásinak? Elviekben mindkettő elképzelhető. Vajon melyik az igazi magyarázat? Jól ismert jelenség a magnetostrikció: ha egy testet mágneses hatásnak vetünk alá, akkor a test térfogata, méretei megváltoznak. Rögvest arra gondolhatunk, hogy ez a jelenség okozza a a földrengéseket. Ezek a változások azonban annyira kismértékűek, hogy nem okozhatják a talaj látható mértékű elmozdulását. Így a földrengések hatása lehet az elsődleges!
