有很长一段时间，科学家推测地球内部可能有一块巨大的铁质磁石作为核心。虽然地球确实具有一个铁质核心，但现已确定这个核心不可能是磁铁，因为铁被加热到760℃时，便丧失强烈的磁性，即所谓铁磁性，而地心的温度至少有1000℃。
一种物质失去其磁性时的温度叫做居里温度，这个特性是在1895年由皮埃尔·居里最先发现的。钴和镍，在许多方面都与铁相似，也都是铁磁性物质。镍的居里温度是356℃，钴则为1075℃。在低温时，某些其他金属也具有铁磁性，例如在－188℃以下，镝就具有铁磁性。
一般而言，磁性是原子本身的一种特性。但在大部分物质中，这些具有磁性的原子都是随机排列的，结果大部分的磁效应都互相抵消了。即使如此，还是能经常显示出微弱的磁性来，这就是所谓的顺磁性。磁性的强度是以磁导率来表示的。将真空的磁导率定为1.00，一般的顺磁性物质的磁导率则在1.00与1.01之间。
铁磁性物质则有高得多的磁导率。镍的磁导率是40，钴是55，铁则为数千。1907年法国物理学家外斯假设在这些物质中存在着磁畴，一些很小的区域，其直径大约在0.001厘米～0.1厘米之间（现已确切地探测出来）。在这个范围内原子磁体排成一列，因而互相增强，使整个磁场也随着增强。而在一般未磁化的铁中，这些磁畴本身都杂乱地排列着，因此互相抵消了磁效应。当这些磁畴受到其他磁铁的作用时，便会有规则地排列起来，于是铁就被磁化了。在磁分子重新组合的过程中，磁力确实会产生一些喀哒声与咝咝声，这些声音经过适当放大之后可以被测出来。我们称这种现象为巴克好森效应，是德国物理学家巴克好森发现的。
在反铁磁物质中，例如锰，它的磁畴也都排成一列，只是每一磁畴的极性互相交错，因此大部分磁性都抵消了。但在某一特定温度以上这些物质也会失去其反铁磁性，而变成顺磁性。
既然地球的铁核本身不是一个永久磁铁，且也已超过了居里温度，那么只能用其他方法来解释地球影响罗盘指针的能力了。这个解释方法可从发现磁电关系的英国科学家法拉第的研究中发展出来。
在19世纪20年代，法拉第开始进行佩雷格里诺斯首次描述的那个实验。这个实验到现代仍然使许多学物理的年轻学生觉得很有趣。那是把一些铁粉撒在一张纸上，纸下放一个磁铁。轻轻地敲击这张纸，经过振动后的铁粉就有排列在磁铁北极到南极之弧线上的倾向。法拉第认为这就是真正的磁力线，由这种线形成磁场。
法拉第一直被丹麦物理学家奥斯特在1820年观察到的磁现象所吸引。当时奥斯特看到，当导线上有电流通过时会使罗盘指针偏转。法拉第得出结论，电流会在导线周围产生磁力线。
安培在奥斯特的发现之后，立刻开始研究载流导线，这使法拉第更加确信自己的想法。安培指出，两条载有同向电流的平行导线会互相吸引，载有相反电流的导线则互相排斥。这与两个磁铁的北极（或两个磁铁的南极）在一起时会相互排斥，而一个磁铁的北极与另一个磁铁的南极在一起时则会互相吸引的情况非常相似。更有意思的是，安培证实，当给一个圆筒形的线圈通过电流时，它的状况就像是一个磁铁棒一样。为了纪念他的研究，1881年把电流强度的单位正式定名为安培。
后来，法拉第想到（法拉第是科学历史上最有直觉能力的科学家），如果确实如此，如果电流能产生磁场，就像载流导线能表现得像磁铁一样，那么反过来是否也行呢？难道磁铁就不能像化学电池一样也产生电流吗？
1831年，法拉第做了一个可以说是改变人类历史进程的实验。他把两个线圈分别缠绕在一个铁环的两段上，然后把第一个线圈接上电池。之所以这样做是因为他认为如果在第一个线圈上通上电流，将会在铁环内产生磁力线，而感应出来的磁性应该在第二个线圈中产生电流。为了测出这个电流，他把第二个线圈上接上了电流计——由德国物理学家施魏格于1820年设计的用以测量电流的一种仪器。
但是这个实验并不像法拉第所预期的那样进行，第一个线圈中的电流并没有在第二个线圈中产生任何电流。但是法拉第却注意到，在他接通电流的那一刹那，电流计指针迅速地跳动了一下，而当他切断电流时，指针却朝相反的方向也跳动了一下。于是他便立刻猜想到，是磁力线在导线中的运动而不是磁性本身产生电流。当电流在第一个线圈流动时，会产生一个磁场，当磁场扩张并横切第二个线圈时，就在其中产生了短暂的电流。相反地，当来自电池中的电流被切断时，那渐渐消失的磁力线又横切过第二个线圈，于是产生了另一次短暂的电流，而且方向恰好与前次的电流相反。
于是法拉第发现了电感原理，并且创造出第一个变压器。他接着用一根永久磁铁在线圈中移入移出，而更明确地证实了这个现象。虽然没有电源，但只要磁力线横切过线圈，就会有电流在线圈中流动（图5-4）。
图5-4 法拉第电磁感应实验之一。当磁棒在线圈中移入移出时，由于导线切割磁力线而在线圈中产生电流
法拉第的发现不仅直接导致发电机的发明，而且也为麦克斯韦的电磁理论奠定了基础。这个理论把光以及其他形式的射线（例如无线电波）统一起来，形成了电磁辐射的概念。
地球的磁场
现在，由磁和电的密切关系，我们就可以明白地球的磁力现象。指南针已循迹描出了地球的磁力线，从位于加拿大北部的磁北极出发，一直到位于南极大陆边缘的磁南极为止。这两个磁极偏离地理两极约15个纬度。而地球的磁场已经由火箭所携带的磁力计在高空中测出来。最新的观点认为，地球的磁力可能源于内部深处的电流。
物理学家埃尔萨塞提出，地球本身的自转使内部熔化状态的铁核形成自西向东转的旋涡。这旋涡便产生了同样由西向东流动的电流。这就像法拉第的线圈中产生磁力线一样，在地球内部旋转的电流也产生磁力线，因此产生了一个由北到南的内部等效磁铁。这个等效磁铁说明了地球上普遍存在的磁场为什么是大约沿着地轴，以致于磁极与地理上的南北极非常接近（图5-5）。
图5-5 埃尔萨塞的地球磁场产生理论。熔融的镍-铁地核物质的运动产生了电流，然后再由电流产生磁力线。虚线表示地球的磁场
太阳也有一总的磁场，强度大约是地球磁场的2～3倍。而太阳上局部的磁场则显然与太阳黑子有关。其强度约为地球的数千倍。由于我们知道强磁性会影响放射出的光波的波长，这就使我们能研究这些磁场。而这些研究的结果告诉我们，太阳里也有电荷环形流动。
实际上，太阳黑子有很多令人费解的特征。一旦这些局部磁场能以天文学的尺度加以解决时，这些难以捉摸的特征所产生原因便能得出解答。在太阳黑子的循环过程中，这些黑子只出现在特定的纬度上，而这些纬度也随着循环运动而位移。这些黑子有一定的磁方位。并且在一个新的循环过程开始时黑子的磁力位会发生倒转。因此，由某个磁方位的极点到下次同样一个磁方位的极点为一个周期，平均为21年左右。有关黑子活动的原因目前尚不十分清楚。
我们并非一定要在太阳上寻找有关磁场之谜的答案。地球本身就存在着这个问题。例如，为什么磁极不与地理的两极一致呢？磁北极与地理北极相距约1600公里，磁南极与地理南极同样也相距约1600公里。而且这两个磁极在地球球体上并不正好相对。一条贯穿地球连接这两个磁极的直线——磁轴——也不通过地球中心。
此外，当我们沿着东西方向行走时，指南针会发生偏离真北（地理北极方向）的不规则变化。事实上，哥伦布在第一次航行时，罗盘就曾发生偏移，但他瞒着他的水手们，以免他们因害怕而迫使他返航。
这是使用磁性罗盘定向不能非常准确的原因之一。1911年，一种非磁性指示方向的方法由美国发明家斯佩里研制出来。利用厚缘轮快速旋转时的一种倾向可以抵消它的旋转面由地球自转所引起的改变。这种厚缘轮就是一种回转仪，也称陀螺仪，它是由首先证明地球自转的傅科研究出来的。斯佩里利用了它的上述优点，制成了陀螺罗经，使指针维持在某一确定方向上，为船舰及火箭导航。
尽管磁罗盘不是尽善尽美，但它还是为人类服务了好几个世纪。磁针偏离真北的程度还是可以容许的。哥伦布之后一个世纪，也就是1851年，英国人诺曼完成了第一张表示世界各地的磁偏角的地图，用以指出指南针在世界各地所指示的实际方向。将地球上所有磁偏角相同的点连接起来就得到等偏角线，它弯弯曲曲地由磁北极伸展到磁南极。
不幸的是，这样的地图必须定期修改。因为即使是在一个地点上磁偏角也会随时间而改变。例如伦敦的磁偏角在两个世纪中移动了32弧度——1600年时它位于北偏东8度，并且稳定地按逆时针方向旋转，到1800年它变成北偏西24度，从那时起，它又反向变化，到1950年则变成只有北偏西8度。
磁倾角在地球上的任一点也会随时间缓慢地变化。因此地图上显示相同倾度的线——等倾线也必须不断地修正。此外，地球磁场的强度会随纬度增加而增加，接近磁极的强度是赤道附近地区的3倍。磁场强度也随时间不断改变，因此等磁力线图也要定期修正。
就像有关地球磁场的任何东西一样，地球的整个磁场的强度也在改变。目前，它的强度在不断地减弱之中。从1670年以来，它的整个磁场强度已经减弱了总强度的15%。如果这样继续下去，大约到4000年，磁场的强度将变成零。到那时候又将如何呢？它将会继续减弱下去，也就是说会使磁北极反转而位于南极大陆，并使磁南极反转位于北极吗？换句话说，地球的磁场将会周期性的减弱、反转、增强、减弱、反转……如此持续不断地变化吗？
一种用来说明是否真的如此变化的方法就是研究火山熔岩。当熔岩冷却时，结晶就靠着磁场的作用而形成整齐的排列。早在1906年时，法国物理学家布吕纳就注意到，某些岩石是被与地球磁场方向相反的磁场所磁化的。当时人们对这一发现并不重视，因为它似乎不太合理，但是现在却是不容否认的事实。这些暴露出来的岩石使我们知道，地球的磁场不仅曾经反转过，而且已经反转了许多次：在过去的400万年里，地球磁场就以不规律的时间间隔反转了9次。
这方面最引人注目的发现是在海底。如果熔化的岩石确实穿透全球大断层而扩散开来，那么当一个人由这个断层向东或向西走时，他一定会碰到那很早以前就缓慢固化了的岩石。根据对这些岩石的磁性排列的研究，我们的确可以发现，各次反转呈条状分布，由断层逐渐向外缓慢发生。不同磁性的岩石带之间的时间间隔大约在5万～200万年之间不等，并且对称地发生于断层两侧，呈镜像对称形式。到目前为止，这些现象惟一合理的解释就是海底正在扩张，并确有磁场反转。
然而，确定反转这一事实毕竟要比找出它发生的原因来得容易。
除了这种长时间的变化之外，在一天的过程中磁场也有小小的变化。这使我们想到它或许与太阳有某种联系。当罗盘指针以一种不寻常的活跃方式跳动时，人们就把当天称为扰动日，并认为地球经受了一场磁暴。磁暴与电子风暴是相同的，并且通常伴随着逐渐增强的极光现象。早在1759年英国物理学家康顿就提出了观察报告。
北极光一词最初是由法国哲学家伽桑狄于1621年引用的。拉丁字义是“北方的黎明”。这是一种会移动的美丽景象，多彩的流光或折叠的光线组成了一种超自然的壮观。与北极光相辉映的是位于南极大陆的南极光，其拉丁字义是“南方的黎明”。1741年，瑞典天文学家摄尔西乌斯就注意到极光与地球磁场的关系。这些极光射线似乎是随着地球磁力线集中在一起而成为可见光的。极光射线紧密集中点就是磁极。在磁暴期间，甚至远至南方的波士顿和纽约都能看到北方的极光。
为什么会有极光出现并不难理解。在大气的电离层被发现以后，人们认为，来自太阳的某些辐射激发了高层大气的原子并使之转变成带电的离子，到了晚上，这些离子便失去电荷并释放能量，后者使之成为可见的极光形式。极光是一种特殊的大气发光现象，因为它本身如所预料的那样是由带电的离子形成的，所以极光随着磁力线而集中在磁极附近，而一般的气辉现象只涉及不带电的原子，因此也就不受磁场的影响。
太阳风
但是，扰动日以及磁暴的情况又怎么样呢？这些问题的疑点仍然再次指向太阳。
磁暴似乎是太阳黑子的活动所产生的。14960万公里（9300万英里）以外的扰动对地球能有多大影响实在难以估计，然而影响确实是存在的，因为在太阳黑子活动强烈时磁暴也特别常见。
这个问题的答案从1859年起逐步揭示清楚了。当时有一位英国天文学家名叫卡林顿，他观察到一个星状光点从太阳表面发射出来，持续了约5分钟才消失。这是太阳耀斑现象的第一个观察记录。卡林顿猜测这一现象是由于某个大流星落到太阳上而引起的，并假定那只是一种极为罕见的现象。
然而，在1889年，海耳发明了太阳单色光照相仪，并在特别光谱区拍摄了太阳的照片，也发现了耀斑。这表明耀斑并不是罕见的现象，同时它也与太阳上的黑子带有关。显然，耀斑是太阳上能量很高的喷出物。产生太阳黑子的现象也同样要涉及到很高的能量（因此，耀斑的成因目前也不大清楚）。当耀斑位于日盘中心正好面向地球时，由太阳发射出来的质点就会到达地球高层大气。在日盘中心的耀斑出现几天之后，地球上就一定会出现磁暴。早在1896年，挪威的物理学家伯克兰就提出了上述预测。
事实上，有许多的证据表明，不论这些质点来自何处，它们所造成的粒子流都会深入遥远的太空，并把地球浸没于其中。人们也发现，由闪电造成的无线电波在很高的空中会沿着地球的磁力线传播。这些波称为哨音波，因为早在第一次世界大战期间，德国物理学家巴克好森在一次偶然的机会里发现这种会带来奇怪的口哨杂音的电波。实际上如果大气中不存在着带电的质点，无线电波就不会沿磁力线传播。
但是，这些带电质点似乎不仅在耀斑爆发时才由太阳发射出来。1931年，查普曼在研究太阳的日冕时，对日冕可能伸展的范围产生了越来越深刻的印象。在日全食时，我们所能看到的仅是日冕的最内层的部分。他觉得，那些在地球周围测得的带电质点也是日冕的一部分。因此，在某种意义上说，地球正是在太阳这个发光体的极稀薄的外层大气里绕着它公转的。根据查普曼的描述，日冕从太阳向外扩张伸向空间，它在太阳表面不断地更新，因而不断有带电质点朝各个方向射出。当它们通过地球时就会干扰地球的磁场。
这个推测到了20世纪50年代就成了定论。这要感谢德国天体物理学家比尔曼。半个世纪以来，人们一直认为彗星的尾巴是由于阳光的压力造成的，以致于彗尾大都背离太阳，而且当彗星接近太阳时彗尾拖得更长。光压的确存在，但比尔曼证明它还不足以产生彗尾，必须有更强大的推力才行。符合这样条件的除了带电质点外几乎不可能是别的东西。美国物理学家帕克对这种稳定的质点流提出了更深一层的讨论，他把耀斑产生时的爆发也加上去，并把上述效应命名为太阳风。太阳风的存在最终被苏联卫星1号及卫星2号所证实。这两个卫星分别于1959年及1960年被发射到月球附近。美国的一个行星探测器水手二号也在1962年飞过金星附近时探测到了太阳风的存在。
太阳风并不是一种局部的现象。有理由认为，至少像土星那样遥远的行星，在那里也能探测到太阳风。在接近地球的地方，太阳风质点的速度由每秒320公里变化到每秒800公里不等，这些质点从太阳到达地球要用3½天的时间。太阳风使太阳在每一秒钟之内有100万吨的质量损失，按人类的标准来看，这是一项极为巨大的质量损失，但是对太阳来说，这点儿质量损失是微不足道的。太阳风的密度大约为地球大气的10－18。在太阳的整个生命史中，到目前为止，由太阳风所造成的质量损失还不到万分之一。
太阳风对人们的日常生活也有影响。除了对磁场的影响之外，高层大气中的带电质点也会影响到天气变化的细节。如果真是这样，太阳风的涨落变化也会成为天气预报的另一种武器。
磁层
有关太阳风的影响的未知问题，在人们发射了卫星之后意外地得到了解决。人造卫星的主要作用之一就是探测高层大气以及附近空间的辐射，特别是宇宙射线的强度。宇宙射线是一种能量极高的带电粒子。大气层之外的辐射到底有多强呢？可用卫星上所载的盖革计数器来测量。这种仪器是由德国物理学家盖革在1907年首先设计出来的，1928年又对它进行了很大地改进。它是这样来测量粒子辐射的：计数器有一个装有气体的盒子，盒内的电压很低，以致不能出现电流。当辐射的高能质点穿入盒子后会使气体的原子变为离子。离子受碰撞之后得到能量就会撞击邻近的原子，也使之电离并继续去撞击别的原子，如此下去就形成更多的离子，这种离子的运动就形成电流，这样形成的脉冲电流可在几分之一秒的短时间内传到计数器上，再由遥测仪传回地面。这样，便可计算出计算器所在位置的粒子数及辐射通量。
美国首次成功发射的卫星探险者1号于1958年1月31日进入轨道。它的计数器探测到在数百公里上空有一个粒子集中区。但是到了更高的高度时（探险者1号可达到2535公里的高空）计数却开始减少了，有时甚至降为0！这个现象曾被认为是计数器出了故障。但是，1958年3月26日发射的探险者3号在到达3380公里处的上空时也出现了同样的情况。1958年5月15日苏联发射的卫星3号也发生了同样的现象。
美国衣阿华州立大学负责一项辐射研究项目的范艾伦及其助手们对上述现象提出了一个可能的解释。他们认为，计数器测不到辐射，并不是因为辐射太少或没有，而是因为辐射太多，仪器来不及反应，结果没有数学显示。（这与我们眼睛被强光照射时产生看不见的现象类似）。
探险者4号在1958年7月26日升空，它携带有一些特殊设计的计数器，能够测量较大的负荷。例如，其中有一个还装了一层薄铅片（类似于暗色的太阳镜），加以屏蔽，以防止大部分辐射进入。结果，这次计数器便有了不同的反应，证实辐射过多的理论是正确的。探险者4号到达2200公里（1368英里）的高度。考虑到铅片对辐射的削减作用，这种装有铅片保护层的计数器所发回的数字表明，那里的辐射强度比科学家们所想象的要高得多。
很显然，探险者号卫星只穿越了这个强辐射场的底层。1958年秋天，美国朝月球方向发射了两颗人造卫星（也就是所谓的月球探测器）——先驱者1号，飞抵112600公里（70000英里）的高度；先驱者3号，到达104600公里（65000英里）的高度。它们测量的结果表明，环绕地球有两条主要辐射带。它们被称为范艾伦辐射带。但不久；为了使之与地球附近空间其他区域所定的名称相协调，又改称为磁层（图5-6）。
图5-6 人造卫星所探测到的磁层或范艾伦辐射带。它是由被拦截于地球磁场中的带电粒子所组成的
最初，假设磁层在地球周围是对称的，就像一个巨大的油炸面圈，而且磁力线本身也呈对称排列。但是由卫星资料所带回的另一些信息，特别是1963年将探险者14号及顽童1号送到一个高度椭圆的轨道上（轨道所以被设计成高度椭圆形状是为了使卫星能被尽可能远地送到磁层以外的地方）所得到的资料，将整个概念推翻了。
结果发现磁层有一个界限分明的边界，即磁层顶。由于太阳风的作用，朝太阳的这一面的磁层顶被推向地球，但在地球背面夜晚的那一侧，磁层顶却被拉长了一段很长的距离。面向太阳的磁层顶大约距地球64360公里（40000英里），但另一面泪珠状的尾巴则向外延伸到160万公里（100万英里）或更远。1966年，苏联卫星月球10号在绕月飞行的过程中，测出月球周围有一微弱的磁场，实际上它可能就是地球磁层尾部扫过月球附近而形成的。
带电粒子会被诱陷于磁力线上运动的现象早在1957年就曾被在美国出生的希腊业余科学家克里斯托菲洛斯所预报过。他当时在美国一家电梯公司当推销员。他将所作的计算送到从事这方面研究的科学家手中，但未引起他们的注意（科学界也如其他行业一样，专业人员往往忽视业余爱好者）。直到这些专业的科学家也独立地得到同样的结果之后，克里斯托菲洛斯的研究才被肯定，他本人也应邀到加利福尼亚大学。他的关于粒子被磁场诱陷的思想现在被称为克里斯托菲洛斯效应。
1958年8月和9月，为了试验这个效应是否真正会在空间发生，美国发射了3枚携带核弹头的火箭飞达480公里（300英里）的高空，并在那里引爆——这项实验命名为阿耳戈斯计划。核爆炸后产生的大量带电粒子流沿着磁力线扩展开来，并确实在那里被诱陷。由此而形成的辐射带持续存在了相当长的一段时间；探险者4号在其数百次绕地球的飞行中都曾探测到这个辐射带。这种粒子云也同样能产生微弱的极光现象，并引起过短时的雷达波中断。
上述实验是其他一系列实验的序幕，由于这类实验会影响甚至改变地球附近的空间环境，因此有些实验就受到一些科学团体的反对和抗议。1962年7月9日在空间爆炸的一颗核弹，使得磁层发生了显著的改变，还出现了一些可能持续较长时间的变化，正如一些持反对立场的科学家（如霍伊尔）所预测的那样。苏联在1962年也进行过类似的高空实验。这种影响事物自然状况的作法可能会影响我们对磁层的理解，因此这些实验不能在短期内重复进行。
为了给远距离通信系统建立一个可靠的方法，人们曾在环绕地球的轨道上撒了一层细铜针，试验这些铜针反射无线电信号的能力（这是因为电离层在有磁暴发生时会失去或减弱反射电波的能力而影响通信）。深恐此举会干扰来自空间的信号的射电天文学家们对此表示反对。尽管如此，这项被称为西福特计划的研究项目还是在马萨诸塞州的西福特城准备就绪，并于1963年5月9日付诸实施。一颗卫星把长1.9厘米（3/4英寸）、比人的头发还细、价值50英镑的4亿根铜针放入轨道。这些铜针射出之后逐渐扩散到环绕地球的辐射带中，正如所预期的那样，它们可以反射无线电波。此带停留在轨道上大约3年之久。为了提高其用途，将需要一条更厚的这样的带，但射电天文学家们的反对是否能克服，是值得怀疑的。
行星的磁层
科学家们自然非常想弄明白，除了地球之外其他天体是否也具有辐射带。如果埃尔萨塞的理论是正确的，那么行星必须满足两个要求，才能拥有一个较大的磁层。首先，必须有一个液态的导电核心，以便在其中产生涡旋运动。其次，必须有一个相当快的旋转周期以产生这种涡旋。以月球为例，它的密度低而且质量太小，内部核心的温度也不够高，因此不可能有液态金属核心。此外，即使它有这种核心，也因为它转得太慢而无法形成涡旋。因此，从两方面看，月球都不可能有磁场。但是不管这一推理多么一目了然，直接的测量将更有帮助。火箭探测器能够轻易地进行这种测量。
最早的月球探测器是由苏联发射的卫星1号（1959年1月2日）和卫星2号（1959年9月），它们在月球周围没有发现任何辐射带的迹象，这一结论也为后来的各次月球探测所证实。
金星是一个更为有趣的例子。它的大小和密度与地球相似，因此一定像地球一样有一个液态金属核心。但是金星旋转得很慢，甚至比月球还慢，金星探测器水手2号于1962年发射，它和其后的所有金星探测器都一致证实金星实际上是没有磁场存在的。由于它的浓密的大气层中的电离层的传导效应，可能产生一点磁场，但其强度肯定小于地球磁场强度的1/20000。
水星的密度也大，并且一定有一金属核心，但和金星类似，它旋转得很慢。水手10号在1973—1974年掠过水星时，探测到一个微弱的磁场，比金星稍强。但它不是由大气层产生的。即使这么微弱的磁场，也不是它那缓慢的旋转所能产生出来的，很可能是因为它的体积很小（比金星和地球都小得多）的缘故，其金属核心已经冷却到足以产生铁磁性，并具有永久磁铁的一些性质。但至今我们仍不能肯定是否如此。
火星的旋转相当快，但它比地球体积小，密度也比地球低。它可能没有像样的液态金属核心。但即便这样小的核心也可能产生一定的影响。火星似乎有一个小磁场，尽管其强度比地球弱得多，但仍比金星要强。
木星则与上述天体完全不同。如果对其核心传导特性有一定的认识，它那巨大的质量及快速的旋转是使它拥有磁场的最佳条件。早在1955年，那时还没有关于核心导电性的足够知识，也还未建造出探测器，但两位美国天文学家伯克及K.L.富兰克林却探测到来自木星的无线电波是非热力性的，即它们并非仅由温度的效应所引起的，而很可能是由那些被磁场所诱陷的高能粒子所引起的。1959年，F.D.德雷克就是这样解释来自木星的无线电波的。
早期的木星探测器先驱者10号及先驱者11号充分地证实了这个理论。它们毫不费力地探测到了木星的磁场（与地球磁场相比它真是个庞然大物），比我们根据其巨大体积所预测的强度还要大。木星的磁层大约有地球磁层的1200倍那么大。如果肉眼能够看得见的话，从地球上看，这个磁场在天空中所占的面积将比满月在天空中所占面积大好几倍。木星磁层的强度大约是地球磁层强度的19000倍；如果载人的宇宙飞行器一旦到达那里，木星的磁场将会在其伽利略卫星之外形成一个致命的障碍，阻止飞船接近它。
土星也有一个强磁场，它的大小介于木星和地球的磁场之间。目前我们还不能用直接的观测来说明。根据推理，天王星和海王星也应有磁场，且可能比地球的大。在所有的气体巨行星中，液态导电核心的性质不是液态金属就是液态金属氢，而木星和土星的导电核心几乎可以肯定是后者。
流星和陨石
甚至连古希腊人都知道流星并非真正的星。因为不论有多少流星陨落，天上星星的数目仍维持一定。亚里士多德认为流星是物体在大气中所产生的暂时现象（这一次他是对的），因此这些物体被称为流星，意即“空气中的物体”，流星若落到地面便叫做陨石。
古人甚至也目击了陨石的坠落，并且发现有些是大铁块。据说尼西亚的喜帕恰斯曾报导有关陨石坠落的消息；麦加的石造圣堂中的神秘黑石就被认为是一颗陨石。由于它来源于空中，所以伊斯兰教徒将它当做“圣物”。在希腊著名的史诗《伊利亚特》中曾提到有一块粗糙的铁块在丧礼仪式上被当做奖品授与普特洛克勒斯；由于当时是铜器时代，尚未发明铁矿冶炼术，因此可以断定那应该是一块陨石。由此可知，早在公元前3000年陨石就已被使用了。
18世纪理性时代占统治地位之际，科学却在这方面开了倒车。那些对迷信不屑一顾的人却嘲笑“石头从天而降”的说法。当农民谦虚地带着陨石样品前往法兰西学院时，受到有礼但却不耐烦的待遇。1807年，康涅狄格州的两位学者均报告目击了陨石坠落（其中之一即是著名的年轻化学家西利曼）；当时的美国总统杰斐逊却说，他宁可相信这两位美国教授说谎也不愿相信石头会从天上掉下来。
事实证明杰斐逊确实是落伍了。当陨石坠落在法国的消息披露之后，激起物理学家毕奥的兴趣，他于1803年前往调查此事。他的调查工作十分谨慎而成功，费了一番努力终于使科学界相信石头确实会从天上掉下来。
而后在1833年11月13日，美国遭到一阵流星雨的袭击。因为它们似乎是从狮子座上的某点放射出来，故被称为狮子座流星群。在几小时里流星使天空变得灿烂耀眼，其明亮程度空前绝后。据了解，并没有任何陨石抵达地面，但这个奇观却激起研究流星的热潮，天文学家们开始了认真的研究。
次年，瑞典化学家贝采利乌斯开始了一项对陨石进行化学分析的计划，这种分析为天文学家研究太阳系年龄及宇宙的化学成分提供了有用的资料。
流星
根据对每年流星最多时期的观察和对流星从天空中落下时的位置的观察，流星观测者已能推算出各种流星云的轨道。用这种方法，他们了解到当地球轨道和流星云轨道相交时，便会产生流星雨。
流星云也像彗星似地有一个拉长的轨道，因此把它们看作是彗星分裂后的碎片也不无道理。根据彗星结构的惠普尔图片，彗星能分裂并把尘埃和碎片留在其后，有些彗星确曾被观测到分裂的情况。
当这类彗星尘埃进入大气层，会造成壮观的景象，如同1833年所发生的那样。曾有一颗亮如金星的流星在掉入大气层后成了一块仅有1克重的微粒，还有一些可见的流星重量仅有它的1/10000。
闯入地球大气层的流星总数可以用计算机计算出来，数目之大令人难以置信，超过1克重的流星每天多达20000个，另有2亿个大小足以形成肉眼可见的散射光束的流星，比上述更小的流星每天则会有好几十亿个。
我们所以知道有非常小的微流星存在，是因为发现空气中有形状特殊且由高镍成分组成的尘埃粒子，它们和地球上通常的尘埃大不相同。另一个微流星大量存在的证据是天空中的一种微弱光线，即所谓的黄道光，它是J.D.卡西尼在大约1700年首先发现的。之所以叫做黄道光是因为它在地球公转轨道面附近，即黄道星群出现的地方最为明显。黄道光十分昏暗，除非条件特别理想，否则甚至在没有月光的夜晚也无法看见。它在太阳已落或将升起时的地平线附近最为明亮，而天空的另一边，还有第二个明亮处，叫做对日照（德文意为“相反的光”）。黄道光和气辉最大的不同是，它的光谱中没有氧原子和钠原子的谱线，只有被反射的阳光。而反射媒质据推测便是集中在行星轨道面附近的尘埃——简言之就是微流星，其数目多寡和尘粒大小可根据黄道光的强度来测定。
微流星的数目现在可以利用探险者16号（1962年12月发射）及飞马1号（1965年2月16日发射）等人造卫星发回的资料更精确地计算出来。为了探测微流星，有些人造卫星的外面包有一层敏感的材料片，通过电阻的改变来记录流星的撞击次数。另一种记录撞击的方法是在仪器的内表面上安装一个敏感的麦克风，以计算撞击时发出的声响次数。人造卫星上的计数器指出，海天约有3000吨的流星物质进入我们的大气，其中5/6是微流星，这些微流星因体积太小而不能像流星那样被观察到。这些微流星在地球附近形成薄尘云。这类尘云向外层空间伸展，但密度越向外越低，大约在160000公里远的地方，其密度消减到与星际空间的一般密度相一致。
探测金星的水手2号测出空间尘埃的浓度仅为地球附近的1/10000；而地球似乎是此尘云球的中心。惠普尔指出，月球可能是尘云之源，因为陨石撞击月球表面而射出尘埃。金星则因为没有卫星，所以没有尘云球。
地球物理学家彼得森对流星特别感兴趣，他曾在1957年到夏威夷的一个山顶上收集空气的样本。这里是地球上最远离工业尘埃的地方，结果他发现每年有将近500万吨的流星尘降落到地面上。1964年，罗森也曾用气球将仪器载到高空做了类似的测量，得到的数字为400万吨。虽然如此，仍有人认为每年仅有10万吨才是合理的。彼得森试图通过分析从海底取出的岩心样本中高镍尘埃的含量来绘出过去陨石坠落的曲线图。他发现大体上海底上层部分的沉淀多于较老的下层部分，因此（证据可能仍然不足）流星撞击的比率在近代可能是增加的。这些流星尘对我们的生活可能很重要。根据澳大利亚物理学家E.G.鲍恩在1953年提出的理论，这些尘埃可以成为雨滴的凝结核。假使果真如此，那么从地球降雨的形态便可反映出微流星撞击地球时密度的升降变化。
陨石
偶尔有一些比碎石大的物体，甚至也有些很大的物体进入地球大气中。它们一定相当大，因而能够经受以每秒13～72公里的速度穿越大气时与空气摩擦所产生的高热而抵达地面。这就是我前面所说的陨石。这类陨石被认为是小行星，更具体地说，是与地球过于接近的掠地小行星。由于它们能擦撞地球，故成为人类的忧虑。
落到地面上被发现的陨石（共约1700个，其中35个超过1吨重）大都是铁质的，这样看来，铁陨石的数目应该远远超过石陨石的数目。然而，这种看法被证明是错误的，因为一块铁块半埋在多石的区域是非常醒目的，而一块石头介于其他石块之间则很难被发现。然而当我们研究一块石陨石时，就会发现它与地球上原有的石头有着完全不同的特征。
当天文学家计算那些确实被目睹坠落的陨石时，发现石陨石的数量是铁陨石的9倍（有一段时间，美国大多数石陨石是在堪萨斯州发现的。这似乎有点奇怪，但若了解在堪萨斯州那种没有石块的沉积地上，一块石头引人注目的程度，就如同其他地区的一块铁一样，便不足为奇了）。
这两种陨石被认为是在下列情况下产生的：在太阳系的青年时期，小行星可能平均要比现在的大。小行星一旦形成并不再因木星摄动而合并时，它们彼此间会发生碰撞而破碎。然而早在此之前，在小行星形成过程中，它已达到足够的热度使其组分有所分离，铁质沉入中心而岩质被挤到外层。然后，当小行星变成碎片时，便既有岩质碎片又有铁质碎片，因而形成地球上现有的各种陨石。
另外还有第三种陨石——碳质陨石。它非常少见，将在后面的第十三章 中予以适当的讨论。
陨石很少造成灾害。虽然每年有将近500万个坚实的陨石撞击地球（不过，遗憾的是，仅约有20个被发现），但地球表面十分广大，仅有少部分区域人口稠密。据了解迄今还没有人遭陨石击中而丧生。只是在1955年11月30日美国阿拉巴马州有一名妇女据报导曾被一线闪光打伤。1982年有一块陨石闪耀着光芒，击中美国康涅狄格州韦哲斯匪尔地方的一幢房屋，但未伤及屋内的居住者。奇怪的是，该地区在11年前也受过陨石袭击，同样也未造成伤害。
然而陨石仍具有潜在的毁灭性。例如，1908年在西伯利亚中部的一次陨石袭击事件中，凿出了一个直径约46米（150英尺）的探坑，击倒了附近32公里（20英里）范围内的树木。所幸陨石是落在一片荒芜地区，毁灭的只是一群鹿而未殃及人类。若是它延后5小时才从空中的同一位置落下，那么由于地球的旋转，它就可能击中当时俄国首都圣彼得堡，即现在的列宁格勒。如果真是这样的话，则这座城市早已如同遭受氢弹轰炸一样被彻底毁灭了。有人估计，这颗陨石的总重量大约可达40000万吨。
这次通古斯事件（因其发生地点而得名）一直是一个神秘的疑团。因为该地区实在很难接近，而后紧接着又发生战争和革命，以致好几年都无法前去调查，等到后来真正前往考察时，却没有留下任何陨石物质的痕迹。近些年，有一位苏联科幻小说家在他的小说中，虚构该地区充满了放射性，这一虚构被许多对此事有着自然情感的人当做是个严肃的发现。结果，许多荒诞不经的理论因而发展出来。从遭受小黑洞撞击到外星的核爆炸都有。而最可能的合理解释为陨石本身就是冰，可能是一颗非常小的彗星或大彗星的一部分，最有可能是恩克彗星，它在撞击前先在空中爆炸，造成了巨大的破坏，却没有留下任何岩质或金属的陨石物质。
此后最大的撞击事件于1947年发生在海参威（又是在西伯利亚）。
有迹象表明，在史前时期曾有过更为严重的撞击现象。美国亚利桑那州的可可尼诺郡有一个宽约1.3公里、深达183米的圆坑，周围的土堆有30～46米高，看起来就像一个小型的月坑。长久以来它一直被认为是一座死火山。但一个名叫巴林杰的矿石工程师却坚持认为这是陨石撞击的结果。现在，这个坑便被称为巴林杰陨石坑。坑口有数千吨（也可能数百万吨）的陨石铁块堆积，虽然目前只发现一小部分，但从该地及附近的陨石中所提取的铁已比从世界其余地方的陨石中所提取的铁的总合还要多。由于1960年在这里发现了硅，从而证实了它的起源是陨石造成的。因为硅仅能在受陨石冲击时所产生的瞬间高压及高温下才能生成。
据估计，巴林杰陨石坑大约是25000年前由一个直径46米左右的铁陨石撞击在这荒无人烟的土地上所造成的，目前它保存得相当完好。在世界上大多数地区，类似的陨石坑多已被水或植物的过度生长所掩没。如从飞机上观察，以前也曾看见过许多不引人注意的圆形构造物，其中有的充满了水，有的长满了植物，它们几乎都是陨石坑。在加拿大就发现了好几处，包括安大略中部的布伦特陨石坑和魁北克北部的查布陨石坑，每一个都有3公里或更大的直径。加纳的亚山蒂陨石坑直径则达9.6公里，它们都可能有100万年以上的历史，已知大约有70个这类的古老陨石坑，直径总合达137公里左右。
月球上的陨石坑从小洞到直径为240公里或更大的都有。月球上因为没有空气、水和生命，因此它就像一个完美的陨石博物馆。除了每两周轮换一次的白天和夜晚所引起的缓慢温度变化之外，几乎不会受到任何作用的磨损。如果没有风、水及生物的侵蚀作用，地球可能也和月球一样布满坑洞。
起先，曾有人认为月球的坑洞源于火山，但事实上它们在结构上和地球的火山口并不一样。1890年后，这些坑洞是起源于陨石撞击的观点渐渐占了优势，并逐渐为人们所接受。
“大海”，又名“玛利亚”，是月球上巨大粗糙而较少坑洞的环形地区，按照上面的观点可视为特大陨石撞击的结果。1968年，当人造卫星在月球轨道上绕月球飞行时发生了意外的轨道偏离，使得上述的想法获得了进一步的支持。这种偏离迫使人们得出一个结论，那就是部分月球表面的密度比平均值来得大，因而使万有引力稍有增大。当人造卫星飞过这里时便有了反应。这些比平均密度大的区域似乎都和“玛利亚”地区相吻合，我们称之为质量密集区。最明显的推理是，一些颇大的铁陨石造成“海”之后仍然埋藏在下面。它们的密度比一般构成月球表壳的石质材料大。在发现这一现象的那一年，至少探测到12个这种质量密集区。
