miniatura|Una reconstrucció d'una brúixola xinesa antiga. Una cullera feta de pedra imant, el seu mànec apuntant cap al sud, estava muntada sobre una placa de llautó amb símbols astrològics. La història del geomagnetisme es refereix a la història de l'estudi del camp magnètic terrestre. Engloba la història de la navegació amb brúixoles, estudis del camp magnètic prehistòric (arqueomagnetisme i paleomagnetisme) i aplicacions a la tectònica de plaques.
El magnetisme es coneix des de la prehistòria, però el coneixement del camp de la Terra es va desenvolupar lentament. La direcció horitzontal del camp terrestre es va mesurar per primera vegada al segle IV aC, però la direcció vertical no es va mesurar fins al 1544 dC i la intensitat es va mesurar per primera vegada el 1791. Al principi, es pensava que les brúixoles apuntaven cap a llocs del cel, i després cap a muntanyes magnètiques. Un enfocament experimental modern per entendre el camp de la Terra va començar amb De Magnete, un llibre publicat per William Gilbert el 1600. Els seus experiments amb un model magnètic de la Terra el van convèncer que la Terra mateixa és un gran imant.
Primeres idees sobre el magnetisme El coneixement de l'existència del magnetisme probablement es remunta al desenvolupament prehistòric de la fosa del ferro. El ferro es pot obtenir a la superfície de la Terra a partir de meteorits ; la pedra imant mineral és rica en magnetita, que es pot magnetitzar amb un llamp. A la seva Història natural, Plini el Vell relata una llegenda sobre un pastor Magnes de l'illa de Creta, les botes amb tacs de ferro seguien enganxades al camí. Les primeres idees sobre la naturalesa del magnetisme s'atribueixen a Tales ( c. 624 aC – c. 546 aC).
En antiguitat clàssica, poc va ser sabut sobre el caràcter de magnetisme. Cap font esmenta els dos pols d'un imant o la seva tendència per apuntar northward. Hi havia dues teories majors sobre els orígens de magnetisme. Un, proposat per Empèdocles de Acragas i dut dalt per Plató i Plutarc, va invocar un invisible effluvium seeping a través del porus de materials; Demòcrit de Abdera va reposar això effluvium per àtoms, però el mecanisme era eminentment igual. L'altra teoria va evocar el principi metafísic de simpatia entre objectes similars. Això va ser #mediar per una força de vida resoluda allò strove toward perfecció. es pot trobar aquesta teoria en les escriptures de Plini el Gran i Aristòtil, que va afirmar que Thales va atribuir una ànima a l'imant. A la Xina, una força de vida similar, o qi, va ser cregut per animar imants, així que el xinès va utilitzar compassos primerencs per a.
Algunes idees clàssiques van perdurar fins molt després dels primers experiments científics sobre magnetisme. Una creença, que es remunta a Plini, era que els fums de menjar all i ceba podrien destruir el magnetisme d'una brúixola, fent-lo inútil. Fins i tot després que William Gilbert va desmentir això el 1600, hi va haver informes de timoners de vaixells britànics assotats per menjar all. Tanmateix, aquesta creença estava lluny de ser universal. L'any 1558, Giambattista della Porta va escriure: "Quan vaig preguntar als mariners si era perquè per aquest motiu, que se'ls prohibia menjar onones i alls, van dir que eren faules de velles i coses ridícules, i que els homes de mar, perdrien les seves vides, abans d'abstenir-se de menjar cebes i alls, ".
Mesura del camp miniatura|Il·lustració dels sistemes de coordenades utilitzats per representar el camp magnètic terrestre. Les coordenades X,Y,Z corresponen a nord, est i avall; D és la declinació i I és la inclinació. En un lloc donat, una representació completa del camp magnètic terrestre requereix un vector amb tres coordenades (vegeu la figura). Aquestes poden ser cartesianes (nord, est i avall) o esfèriques (declinació, inclinació i intensitat). En aquest últim sistema, la declinació (la desviació del nord veritable, un angle horitzontal) s'ha de mesurar primer per establir la direcció del nord magnètic; llavors la caiguda (un angle vertical) es pot mesurar en relació al nord magnètic. A la Xina, la direcció horitzontal es va mesurar ja al segle IV aC, i l'existència de la declinació es va reconèixer per primera vegada el 1088. A Europa, això no va ser àmpliament acceptat fins a mitjans del segle XV dC. La inclinació (també coneguda com a caiguda magnètica) es va mesurar per primera vegada l'any 1544 dC. La intensitat no es va mesurar fins al 1791, després dels avenços en la comprensió de l'electromagnetisme
Declinació miniatura|Una brúixola azimut té viseres d'alçada desigual, que permeten albirar objectes per sobre de l'horitzó. La brúixola magnètica existia a la Xina fins al . S'utilitzava tant per al feng shui com per a la navegació per terra. No va ser fins que es van poder forjar bones agulles d'acer que es van utilitzar les brúixoles per a la navegació al mar; abans d'això, no podien retenir el seu magnetisme durant molt de temps. L'existència de la declinació magnètica, la diferència entre el nord magnètic i el nord veritable, va ser reconeguda per primera vegada per Shen Kuo l'any 1088.
La primera menció d'una brúixola a Europa va ser l'any 1190 dC per Alexander Neckam . El va descriure com una ajuda a la navegació comuna per als mariners, de manera que la brúixola devia ser introduïda a Europa un temps abans. No és clar si el coneixement va venir de la Xina a Europa o es va inventar per separat. Si es transmetia el coneixement, l'intermediari més probable eren els comerciants àrabs, però la literatura àrab no esmenta la brúixola fins després de Neckam. També hi ha una diferència de convenció: les brúixoles xineses apunten al sud mentre que les europees apunten al nord.
L'any 1269, Pierre de Maricourt (conegut normalment com a Petrus Peregrinus) va escriure una carta a un amic en la qual descrivia dos tipus de brúixola, una en la qual una pedra imant ovalada flotava en un bol d'aigua, i la primera brúixola seca amb l'agulla. muntada sobre un pivot. També va ser el primer a escriure sobre experiments amb magnetisme i descriure les lleis de l'atracció. Un exemple és l'experiment en què un imant es trenca en dues peces i les dues peces es poden atraure i repel·lir mútuament (en termes moderns, tots dos tenen pols nord i sud). Aquesta carta, anomenada generalment Epistola de Magnete, va ser una fita en la història de la ciència.
Petrus Peregrinus va suposar que les brúixoles apuntaven cap al nord veritable. Mentre que el seu contemporani Roger Bacon té fama d'observar que les brúixoles es desviaven del nord veritable, la idea de la declinació magnètica només es va acceptar gradualment. Al principi es va pensar que la declinació devia ser fruit d'un error sistemàtic. Tanmateix, a mitjans del , els rellotges de sol a Alemanya estaven orientats mitjançant correccions per a la declinació.
Inclinació Una brúixola ha d'estar equilibrada per a contrarestar la tendència de l'agulla a submergir-se en la direcció del camp terrestre. En cas contrari, no girarà lliurement. Sovint, les brúixoles que estan equilibrades per a una latitud no funcionen tan bé a una latitud diferent. Aquest problema va ser informat per primera vegada per Georg Hartmann, un vicari a Nuremberg, el 1544. El mariner anglès Robert Norman va ser el primer a reconèixer que això passa perquè el propi camp de la Terra està inclinat des de la vertical. En el seu llibre The Newe Attractive, Norman va anomenar la inclinació "una nova propietat secreta i subtil descoberta sobre la declinació de l'agulla". Va crear una brúixola en la qual l'agulla es flotava en un got d'aigua, enganxada a un tap de suro per fer-la neutrament flotant. L'agulla podia orientar-se en qualsevol direcció, de manera que es va submergir per alinear-se amb el camp de la Terra. Norman també va crear un cercle d'inclinació, una agulla de la brúixola girada al voltant d'un eix horitzontal, per mesurar l'efecte.
Primeres idees sobre l'origen alt=Old hand-drawn and colored map.|miniatura|Detall d'un mapa de Gerardus Mercator que mostra la mítica "roca negra molt alta" al pol nord En els primers intents d'entendre el camp magnètic de la Terra, mesurar-lo només era una part del repte. Entendre les mesures també va ser difícil perquè els conceptes matemàtics i físics encara no s'havien desenvolupat – en particular, el concepte d'un camp vectorial que associa un vector amb cada punt de l'espai. El camp de la Terra es representa generalment per línies de camp que van de pol a pol; el camp en qualsevol punt és paral·lel a una línia de camp però no ha d'apuntar cap a cap dels pols. Tanmateix, fins al segle XVIII, un filòsof natural creuria que un imant havia d'estar apuntant directament a alguna cosa. Així, el camp magnètic de la Terra s'havia d'explicar per fonts localitzades i, a mesura que es va aprendre més sobre el camp de la Terra, aquestes fonts es van fer cada cop més complexes.
Al principi, tant a la Xina com a Europa, es va suposar que la font es trobava al cel – ja sigui els pols celestes o l'estrella polar. Aquestes teories requerien que els imants apuntessin al nord veritable (o molt a prop), de manera que es van trobar amb dificultats quan es va acceptar l'existència de la declinació. Aleshores els filòsofs naturals van començar a proposar fonts terrenals com una roca o una muntanya.
Les llegendes sobre les muntanyes magnètiques es remunten a l'època clàssica. Ptolemeu va narrar una llegenda sobre illes magnètiques (ara es creu que es troben a prop de Borneo) que exercien una atracció tan forta sobre els vaixells amb claus que els vaixells es mantenien al seu lloc i no es podien moure. Encara més dramàtica va ser la llegenda àrab (explicada a Les mil i una nits) que una muntanya magnètica podria treure tots els claus d'un vaixell, fent que el vaixell es desfés i s'enfonsés. La història va passar a Europa i va passar a formar part de diversos contes èpics.
Els europeus van començar a situar muntanyes magnètiques als seus mapes al . Un exemple notable és Gerardus Mercator, els famosos mapes del qual incloïen una o dues muntanyes magnètiques prop del pol nord. Al principi, només va col·locar una muntanya en un lloc arbitrari; però més tard va intentar mesurar-ne la ubicació a partir de les declinacions de diferents llocs d'Europa. Quan les mesures posteriors van donar lloc a dues estimacions contradictòries de la muntanya, simplement va col·locar dues muntanyes al mapa.
Els inicis de la ciència moderna alt=Ink drawing|miniatura|Una il·lustració de les direccions de la brúixola a diverses latituds de la Terra del De Magnete de William Gilbert. El nord és a la dreta.
Guillem Gilbert
El 1600 va ser un any notable per a William Gilbert. Va esdevenir president del Royal College of Physicians de Londres, va ser nomenat metge personal de la reina Isabel I i va escriure De Magnete, un dels llibres que marquen l'inici de la ciència moderna. De Magnete és més famós per introduir (o almenys popularitzar) un enfocament experimental de la ciència i deduir que la Terra és un gran imant.