El camp magnètic terrestre es genera com a conseqüència de l'existència d'una capa interna i fosa a la Terra. Aquesta capa, rica en ferro i níquel, constitueix el nucli extern, sent la seva pròpia dinàmica (a mode de geodinamo) la causant del camp. A grans trets, podria aproximar-se a un dipol magnètic inclinat 10° respecte a l'eix de rotació de la Terra i lleugerament desplaçat del seu centre. Aquest camp intern no roman invariant en el temps ni en l'espai, sinó que a part de moure's els seus pols diversos centenars de quilòmetres a l'any, varia també en la seva intensitat i polaritat, sent relativament freqüents les seves inversions en el passat geològic. Malgrat que es va establir que el Pol N magnètic fos el que és a prop del Pol N geogràfic, posteriorment es va observar que no era així. Les línies del camp del dipol terrestre surten pel Sud i entren pel Nord, pel que estrictament, el que ens marca una brúixola és el Sud magnètic (localitzat actuablemente prop del Pol N geogràfic), tot i que ha prevalgut la nomenclatura original.
Esquerra: Deriva observada i modelada del Pol Nord magnètic. A dalt: posició real del dipol on les línies de camp entren pel N geogràfic (Sud del dipol magnètic amb el que s'aproxima el camp geomagnètic) i viceversa.
El camp generat a l'interior de la Terra presenta una sèrie de variacions observables en escales de mesos i anys, coneguda com la variació secular, com ara la deriva dels pols magnètics al llarg dels anys. No obstant això, quan es van començar a realitzar les mesures geomagnètiques, es va observar com es produïen una sèrie de variacions diàries que no podien ser atribuïdes al camp intern. Aquestes variacions diàries són en realitat part de l'anomenat camp extern, molt més feble, però amb interessants conseqüències. Un sistema de corrents elèctrics a la ionosfera com a conseqüència de la ionització produïda pel Sol en aquesta capa conductora de l'atmosfera, així com la interacció del vent solar amb la magnetosfera (la regió on queda confinat al camp geomagnètic i que ens protegeix del vent solar) i la pròpia ionosfera, juntament amb la naturalesa conductora de l'escorça i el mantell terrestres, generen un seguit de pertorbacions que són detectades i estudiades en els diferents observatoris geomagnéticos del món. El coneixement d'aquestes variacions al llarg del temps permet fer una millor modelització del comportament del camp geomagnètic, i són una eina fonamental en disciplines recentment creades com la meteorologia espacial, la rellevància de la qual va augmentant gradualment.
Animació que mostra com es deforma la magnetosfera a l'impactar el vent solar sobre ella. Com es pot observar, hi ha dues zones al Nord i al Sud on el camp geomagnètic és més feble, de manera que més fàcilment pot penetrar el vent solar. Com a conseqüència de la interacció d'aquestes partícules carregades provinents del Sol amb l'atmosfera, es generen les aurores boreals i australs.
La missió del Servei d’Observació de l’Observatori de l’Ebre pel que 
respecta al magnetisme terrestre és la gestió de l’observatori geomagnètic de l’Ebre. D’altra banda, gràcies a la concessió de diversos projectes del Programa Nacional de Recerca a l’Antàrtida, l’Observatori de l’Ebre també va instal·lar i gestiona el de l’Illa Livingston, a l’Antàrtida. Aquestes dues estacions formen part de la xarxa mundial d’observatoris geomagnètics, i contribueixen a l’elaboració de models com el del Camp Geomagnètic Internacional de Referència (IGRF), i a altres estudis de diversa índole, com els que tracten la relació Sol-Terra, emmarcats dintre de la moderna disciplina coneguda com Meteorologia Espacial.
L’objectiu principal d’un observatori geomagnètic consisteix en determinar l’evolució temporal del vector camp magnètic terrestre en el punt on aquell es troba ubicat. Les dades dels observatoris revelen les variacions del camp magnètic en un ample ventall d’escales temporals, des de segons a segles, i això és important per entendre processos tant a l’interior com a l’exterior de la Terra.
Els registres de l’obse
rvatori geomagnètic de l’Ebre, a Roquetes (40.8º N, 0.5º E), compten amb més de 100 anys d’història, doncs es conserven registres des de l'any 1910, amb excepció del període que abasta d'abril de 1938 a desembre de 1941. Fins l'any 2000 les dades eren recollides en format analògic i des d’aleshores en format digital. Tanmateix, bona part dels registres clàssics dels tres components del camp magnètic s’han digitalitzat utilitzant un sistema desenvolupat a l'Observatori. Les pertorbacions degudes a l'electrificació del ferrocarril que arriba a la ciutat de Tortosa va fer que, en col·laboració amb l’Instituto Geográfico Nacional (IGN), fa uns anys s'ubiqués una altra estació variomètrica a la població d'Horta de Sant Joan (41.0º N, 0.3º E), als peus de la muntanya de Santa Bàrbara, a l'ermita de Sant Onofre, propera al convent de Sant Salvador. En l'actualitat, l'observatori compta amb un Magnetòmetre Fluxgate FGE amb sensor suspès (fabricat pel Danish Meteorological Institute) i un Magnetòmetre de precessió de protons GSM19 a Horta; i un Magnetòmetre Geomag M390, també equipat amb un magnetòmetre d'efecte Overhauser GSM90, a Roquetes. La instrumentació d'aquest registre es completa amb un magnetòmetre vector de protons (equip dIdD) dissenyat pel British Geological Survey. Per a l'observació d’absolutes amb periodicitat diària es compta amb un Declinòmetre-inclinòmetre (DI-flux) Zeiss 010B amb sonda Fluxgate Elsec 810. Les dades de l'observatori són referides a un únic punt situat al pilar fonamental d'observacions que, des de l'1 de gener de 2012, ha esdevingut el d'Horta de Sant Joan, quedant els registres de Roquetes com a estació de reserva. L'Observatori de l'Ebre està integrat a la xarxa INTERMAGNET enviant dades diàriament al node de París.
L’observatori geomagnètic de l’Illa Livingston (62.7º S, 60.4º W) està situat a la Base Antàrtica Espanyola Juan Carlos I, a l’arxipèlag de les Shetland del Sud, al nord de la Península Antàrtica. La seva instal·lació es va dur a terme durant les campanyes antàrtiques 1995-1996 i 1996-1997 i es compta amb registres des de desembre de 1996. Es tracta d’un observatori atès durant els mesos d’estiu austral, típicament des de novembre a febrer, quedant en funcionament automàtic sense cap intervenció humana la resta de l’any. Pel que fa als instruments de mesura, actualment compta amb tres magnetòmetres de tipus variomètric: un magnetòmetre vector de protons en configuració dIdD (BGS), un magnetòmetre fluxgate triaxial FGE (DMI), i un magnetòmetre escalar de la casa GEM Systems. Com a instruments absoluts, disposa d’un DI-flux amb teodolit Carl Zeiss THEO 015B amb sonda Fluxgate Elsec 810 i un altre magnetòmetre de protons de la casa GEM Systems.
En ambdós casos, l’instrumental permet mostrejar acuradament el camp magnètic
a raó d’una vegada per segon. La manera com s’expressen les mesures del camp magnètic depèn del sistema de coordenades que s’utilitza per a caracteritzar aquest vector. Els dos sistemes de coordenades més utilitzats són el cartesià i el cilíndric. Així, es poden mesurar els components X, Y i Z en un sistema de referència geogràfic, o equivalentment, els elements H (intensitat horitzontal), D (declinació) i Z (intensitat vertical). La intensitat total (F) i la inclinació (I) també se solen donar.
Podeu obtenir més informació sobre els instruments de mesura i tractament de dades d’ambdós observatoris als butlletins online. Per a les dades, podeu consultar els centres mundials de dades (p.e. WDC Edinburgh), els nostres catàlegs (catàlegs de dades Ebre, catàlegs de dades Livingston) o visualitzar les variacions actual i secular, o els magnetogrames previs (magnetogrames Ebre/Horta SJ, magnetogrames Livingston).
