Магнитное поле земли подвержено суточным, годовым, вековым и т.п. колебаниям. Соответственно меняются и элементы земного магнетизма. Кроме того, наблюдаются кратковременные нерегулярные отклонения — так называемые магнитные бури, появление которых связано с деятельностью Солнца, в частности, с числом солнечных пятен. Эти бури бывают особенно часты и сильны в периоды, когда на поверхности Солнца много пятен. Магнитное поле Солнца раз в 150 сильнее земного. Горизонтальная составляющая земного магнетизма не превышает 0,35 эрстеда. Горизонтальная составляющая на Солнце около 50 эрстед. Особенно большие поля — до 3000 эрстед и выше — наблюдаются в солнечных пятнах, размеры пятен могут быть очень велики, во много раз больше диаметра Земли. Последующие наблюдения показали, что бури связаны не с самими пятнами, а с солнечными вспышками, которые проявляются во время развития группы пятен.

Бури часто объясняют быстрым выделением энергии, запасенной в полях хвостовой части магнитосферы. Альтернативным объяснением является представление о магнитосферной динамо-генерации эдс на границе магнитосферы.

Динамо-эффект (гидромагнитное динамо), самовозбуждение магнитных полей вследствие движения проводящей жидкости или газовой плазмы. Динамо эффект привлекают для объяснения происхождения и поддержания магнитных полей Земли и других планет с жидким ядром, Солнца и звезд. Если магнитное поле космического тела содержит в качестве составляющих полоидальное поле (с силовыми линиями, направленными по меридианам, как у диполя) и тороидальное поле (с линиями поля, направленными по параллелям), то при дифференциальном вращении тела (когда его слои на разных глубинах имеют различные угловые скорости вращения) силовая линия полоидального поля, проходящая через разные слои, закручивается — одни ее части уходят вперед по сравнению с другими. В результате тороидальное поле усиливается. Рост его энергии происходит за счет энергии вращения слоев тела, поэтому с возрастанием тороидального поля относительное вращение слоев должно тормозиться, если оно не поддерживается чем-либо другим. Усиление тороидального поля может привести к усилению полоидального или препятствовать его затуханию, если между ними имеется обратная связь. Такую связь может обусловить, например, тепловая конвекция, причем конвективные движения не должны быть осесимметричными (в осесимметричной системе динамо-эффект невозможен). Для Земли последнее условие выполняется (ось вращения Земли и ее магнитная ось не совпадают).

Динамо-эффект для Земли связывают с конвективным движением вещества ее жидкого ядра и с всплытием в этой среде более легких примесей под действием архимедовой силы. Конвективные движения приподнимают силовые линии тороидального поля и при определенных условиях они могут образовывать петли, которые потом сливаются с полоидальным полем и усиливают его. Теория динамо-эффекта приводит также к возможности самообращения магнитной оси (переполюсовке магнитного поля Земли) и долгопериодичными колебаниями земного магнитного поля.

Еще одним проявлением магнитного поля Земли является полярное сияние. В высоких широтах во время возмущений магнитного поля наблюдаются полярные сияния. Они могут продолжаться несколько минут, но часто видимы в течение нескольких часов. Полярные сияния разнообразные по форме, цвету и интенсивности, причем все эти характеристики иногда очень быстро меняются по времени. Спектр полярных сияний состоит из эмиссионных линии и полос. В спектре сияний усиливаются некоторые эмиссионные излучения ночного неба прежде всего зелёная и красная линии кислорода ( и ). Бывает, что одна из этих линий во много раз интенсивнее другой, и это определяет видимый цвет сияния: зеленый или красный.

На земном шаре встречаются местности, в которых магнитные элементы изменяются очень резко и имеют значения, сильно отличающиеся от соответствующих значений в соседних местностях. Такие области называются областями магнитной аномалии.

Причиной магнитной аномалии в большинстве случаев является наличие под поверхностью Земли больших масс магнитной железной руды. Поэтому изучение магнитной аномалии может дать ценные указания о наличии и расположении этих залежей. Одной из самых больших в хорошо изученных магнитных аномалий является Курская магнитная аномалия, исследованная под руководством академика П. П. Лазарева. Здесь обнаружены огромные залежи железной руды, разработка которых уже началась.

Детальное изучение магнитного поля Земли представляет собой мощное орудие исследования скрытых в недрах Земли богатств. Магнитная разведка является в настоящее время одним из очень важных и широко применяемых геофизических методов разведки полезных ископаемых.

Элементы земного магнетизма в каждой точке земного шара с течением времени мед ленно изменяются. Для некоторых европейских станций уже имеются наблюдения за 300 - 400 лет, и можно довольно ясно представить себе закон, по которому происходят эти медленные или, как говорят, вековые изменения земного магнитного поля.

Однако, помимо этого векового изменения земного магнитного поля, элементы земного магнетизма еще немного меняются периодически в течение суток и в течение года. Эти изменения, носящие название суточного и годового хода земного магнетизма, невелики.

Все эти периодические изменения магнитного поля происходят довольно плавно. Однако время от времени случается, что магнитное поле Земли сразу, в течение нескольких часов, меняется очень сильно. Это явление носит название магнитной бури, или магнитного возмущения. Магнитная буря продолжается обычно от 6 до 12 часов, а затем элементы земного магнетизма постепенно возвращаются к своим нормальным значениям. Магнитные бури во время равноденствий случаются чаще, чем в другие времена года.

Число в интенсивность магнитных бурь в разные годы различны. Периоды максимума магнитных бурь повторяются с промежутком в 11,5 года. После каждого такого периода число бурь постепенно уменьшается, достигает минимума и затем начинает снова повышаться до максимума. Ряд других явлений: число полярных сияний, число солнечных пятен, некоторые явления, связанные с распространением радиоволн и др., также имеют периодичность в 11,5 года. В настоящее время можно считать установленным, что эти совпадения не случайны, а указывают на внутреннюю связь упоминаемых явлений.