Come già detto le interazioni magnetiche sono dovute all’espletarsi di una forza tra sostanze magnetiche, che determina l’attrazione o la repulsione in base all’orientazione di tali sostanze magnetiche e alla loro distanza.

Il campo magnetico è sempre generato da variazioni della suscettività magnetica o da variazioni di una grandezza ad essa correlata chiamata magnetizzazione. Essa può avere due possibili tipi di origini: la magnetizzazione indotta e quella rimanente. Entrambe contribuiscono a generare il campo osservato.

Per meglio comprendere le caratteristiche del campo magnetico terrestre vediamo come appaiono le forze prodotte da un dipolo magnetico. Le forze associate a tale elemento fondamentale del magnetismo, opportunamente descritte con delle frecce, appaiono uscire dal polo identificato con N ed entrare nel polo identificato con S. Tale andamento è simile a quello delle linee di forza del campo magnetico terrestre o più semplicemente a quello di una semplice barra magnetica, che può essere pensata come costituita da due monopoli magnetici posti tra di loro ad una certa distanza.

L’elemento che però mostra le maggiori somiglianze con il campo magnetico terrestre è certamente il dipolo magnetico. Esso è costituito da due cariche elementari poste tra di loro ad una certa distanza d. Si definisce il momento magnetico M= q*d. Il potenziale magnetico in un generico punto P (indicato dal vettore r), originato da due cariche magnetiche a distanza d tra di loro e poste ad una distanza rispettivamente pari a  e , in un sistema di riferimento con l’origine che coincide con il centro del dipolo, è dato da:

.

Se consideriamo che la distanza tra il punto P e il centro del dipolo, che chiameremo r, è grande, possiamo scrivere il potenziale come

 

dove t rappresenta la colatitudine.

Per ottenere le espressioni delle componenti orizzontale e verticale del campo magnetico di un dipolo è sufficiente derivare l’ultima relazione rispetto alle coordinate ted r.

La componente verticale Z è espressa dall’equazione

,

mentre quella orizzontale O è data da

.

Quindi il campo magnetico generato da un dipolo, che indichiamo con F, si ottiene facendo la radice quadrata della somma dei quadrati delle componenti del campo

.

Orbene, quando un materiale magnetico, come ad esempio il ferro, viene posto in un campo magnetico produrrà una magnetizzazione indotta, la quale a seconda delle caratteristiche atomiche dei materiali si differenzia in paramegnatismo, ferromagnetismo, diamagnetismo.

Anche se i meccanismi della magnetizzazione indotta sono particolarmente complessi il campo generato può essere quantificato dal parametro della suscettività. La determinazione del tipo di materiale attraverso il parametro della suscettività è particolarmente complesso, in quanto ogni materiale o roccia ha un valore della suscettività che ricopre intervelli molto ampi.

Quando un materiale è immerso in un campo magnetico esterno cioè inducente, esso produce da solo un campo magnetico. Misurando il campo magnetico in prossimità di tale materiale, esso risulterebbe come la somma del campo magnetico esterno o inducente e di quello indotto prodotto dallo stesso materiale.

Se il campo inducente è particolarmente forte o se il materiale magnetico ha una grande suscettività, esso tratterrà una parte della magnetizzazione indotta anche quando il campo magnetico indotto scompare. Questa magnetizzazione che rimane nel materiale viene detta magnetizzazione rimanente. Quest’ultima rappresenta quella magnetizzazione del materiale che viene utilizzata dai geofisici per descrivere il moto dei continenti e dei bacini oceanici.

In qualsiasi punto della superficie della Terra, il campo magnetico H (include i contributi del campo magnetico principale della Terra, cioè il campo inducente, la magnetizzazione delle sorgenti crostali e ogni altro contributo delle sorgenti esterne alla Terra) ha un’intensità ed una direzione. La declinazione è l’angolo tra il nord e la proiezione orizzontale di H. tale valore è positivo verso est e varia da 0° a 360°.

L’inclinazione è l’angolo tra il piano campagna e H, inclinazioni positive indicano che H è rivolto verso il basso, negative indicano che H è rivolto verso l’alto. L’equatore magnetico è il punto sulla superficie della Terra dove il campo magnetico ha inclinazione pari a zero (il vettore del campo magnetico H è orizzontale). I poli magnetici sono i punti sulla superficie della Terra dove il campo magnetico ha un’inclinazione di circa 90° ( il vettore del campo magnetico H è verticale).

Gli strumenti utilizzati per la misurazione del campo magnetico terrestre possono essere divisi in due tipi: strumenti meccanici (come la bussola), magnetometri ( strumenti che misurano l’intensità del campo magnetico o una sua componente) e gradiometri (strumenti ottenuti a partire da un magnetometro al quale sono abbinati due sensori anziché uno.)

Le misure magnetiche possono essere raccolte in tre principali modalità operative: Airborne (rilievi aeromagnetici), Shipborn (rilievi magnetici marini) e Ground Based (rilievi magnetici condotti a piedi). Poiché le misure magnetiche sono generalmente più economiche delle altre metodologie geofisiche tali rilievi sono molto frequenti. Tali indagini possono coprire grandi aree e di solito consistono in distribuzioni areali di dati.

Quando le prospezioni magnetiche sono rivolte allo studio di strutture magnetizzate poste a profondità crostali è fondamentale estrarre il piccolo contributo crostale  da quello più regolare del campo magnetico terrestre totale.
Le anomalie magnetiche possono essere definite come la differenza tra il valore del campo magnetico misurato e un campo di riferimento (generato dal nucleo terrestre), che sottratto consentirà di evidenziare i contributi dovuti alle disomogeneità di magnetizzazione presenti nella crosta.

Le rocce che si trovano vicino alla superficie hanno inoltre una magnetizzazione indotta ed eventualmente anche una magnetizzazione rimanente. Misurando il campo magnetico sulla superficie della Terra, registriamo gli effetti dovuti sia al campo nucleare che a quello indotto nelle rocce crostali. Il campo indotto è quello di nostro interesse poiché è legato alla geologia della zona e si riferisce alla presenza di rocce ad alta o bassa suscettività magnetica nelle vicinanze del punto in cui eseguiamo  le nostre rilevazioni. E’ possibile, quindi, localizzare le rocce del sottosuolo aventi alta suscettività magnetica dalle variazioni d’intensità del campo magnetico misurato in superficie. E’ bene ricordare che le anomalie magnetiche hanno una forma dipendente dalla posizione geografica delle sorgenti del campo. Se consideriamo un dipolo magnetizzato o tutt’ al più un corpo semplice con contrasto positivo si avrà che verso i poli l’anomalia presenterà un minimo sempre meno sviluppato, alle latitudini intermedie un eguale sviluppo delle parti di minimo e di massimo e verso l’equatore una prevalente area di minimo.

Come accennato in precedenza le misure magnetiche vengono utilizzate molto frequentemente in campo geofisico anche perché si riescono a coprire, e quindi indagare aree molto estese.