Регулярные суточные вариации магнитного поля создаются, в основном, изменениями токов в ионосфере Земли из-за изменения освещенности ионосферы Солнцем в течение суток. Нерегулярные вариации магнитного поля создаются вследствие воздействия потока солнечной плазмы (солнечного ветра) на магнитосферу Земли, изменениями внутри магнитосферы, взаимодействием магнитосферы и ионосферы. Солнечный ветер – поток ионизированных частиц, истекающий из солнечной короны со скоростью 300–1200 км/с (у Земли – около 400 км/c) в окружающее космическое пространство. Солнечный ветер деформирует магнитосферы планет, порождает полярные сияния и радиационные пояса планет. Усиление солнечного ветра происходит во время вспышек на Солнце. Мощная солнечная вспышка сопровождается испусканием большого количества ускоренных частиц – солнечных космических лучей. Самые энергичные из них (108–109 эВ) начинают приходить к Земле спустя 10 мин. после максимума вспышки. Повышенный поток солнечных космических лучей у Земли может наблюдаться несколько десятков часов. Вторжение солнечных космических лучей в ионосферу полярных широт вызывает дополнительную ее ионизацию и ухудшение радиосвязи на коротких волнах. Вспышка генерирует мощную ударную волну и выбрасывает в межпланетное пространство облако плазмы. Двигаясь со скоростью свыше 100 км/с, ударная волна и облако плазмы за 1,5–2 суток достигают Земли, вызывая при этом резкие изменения магнитного поля, т. е. магнитную бурю, усиление полярных сияний, возмущения ионосферы. Имеются данные о том, что через 2–4 суток после магнитной бури происходит заметная перестройка барического поля тропосферы. Это приводит к увеличению неустойчивости атмосферы, нарушению характера циркуляции воздуха (в частности, усиливается циклоногенез).
Для описания вариаций магнитного поля Земли, вызванных солнечной активностью, используются индексы геомагнитной активности. K-индекс – это отклонение магнитного поля Земли от нормы в течение трехчасового интервала. Индекс был введен Дж. Бартельсом в 1938 г. и представляет собой значения от 0 до 9 для каждого трехчасового интервала (0–3, 3–6, 6–9 и т. д.) мирового времени. Kp-индекс – это планетарный индекс. Kp-индекс вычисляется как среднее значение К-индексов, определенных на 13 геомагнитных обсерваториях, расположенных между 44 и 60 градусами северной и южной геомагнитных широт. Его диапазон также от 0 до 9. Качественно состояние магнитного поля в зависимости от Кр-индекса можно приблизительно охарактеризовать следующим образом: Kp ≤ 2 – спокойное; Kp = 2, 3 – слабовозмущенное; Kp = 4 – возмущенное; Kp = = 5, 6 – магнитная буря; Kp ≥ 7 – сильная магнитная буря.