表述地磁場的一種數學理論。1839年，C.F.高斯把球諧函數分析方法應用於地磁場，得出瞭地磁場的數學表達形式，奠定瞭地磁學的數理基礎。
按照高斯理論，磁勢W應滿足拉普拉斯方程，它的解為：
式中r是徑向距離；α是地球半徑；λ是經度，θ是餘緯；gnim和hnim是內源場的高斯系數；gnem和hnem是外源場的高斯系數；Pnm(cosθ)是施密特形式的締合勒讓德函數，它與一般的締合勒讓德函數Pn，m(cosθ)的關系為：
，
，
其中
，
而Pn(cosθ)是勒讓德函數。
由磁勢與磁場的關系可以得到地磁場的北向強度 X、東向強度Y 和垂直強度Z 的表達式：
當取r＝α時，即為地面上磁場強度的表達式。
由球諧函數的正交性有：
這樣，由垂直強度的表達式和正交性，可以得到
由地磁場的北向強度和東向強度可得到類似的公式。因此，如已知Z和X、Y的地面分佈的實測值，就可按上述公式求出各階高斯系數，並把內外源場分開。在確定某一階高斯系數時，同其他階高斯系數是否已經求出無關，即各階高斯系數之間是互相獨立的。若取高斯級數至 n階，則共有2n(n+2)個高斯系數，需要2n(n+2)個獨立方程來求解。實際上由得到的地面觀測資料建立的方程遠大於這一數目，這就可以運用最小二乘準則求解，使系數的精度得以保證。
確定高斯系數的實際計算是根據磁場強度X、Y和 Z的表達式，利用觀測資料求解gnm和hnm的線性代數方程組。但必須有足夠的測點，且測點的位置在全球有均勻合理的分佈，才能近似滿足球諧函數的正交性，以保證各階高斯系數的獨立性。實際結果表明，級數的收斂是迅速的，n=1的項約占90％，這就保證高斯理論能夠應用於地磁場的實際分析工作。
高斯分析的結果表明，地面地磁場的絕大部分來源於地球內部，外源磁場隻占千分之幾。高斯分析的理論意義就在於，除瞭給出地磁場的嚴格數學表述外，還從理論上證明瞭地磁場主要來源於地球內部這一多年來的假設。
自高斯理論提出後，許多學者利用各種類型的地磁資料和處理方法作球諧分析，計算瞭相應的高斯系數。但過去這方面的工作缺乏國際間的合作，各方面的分析結果有明顯的差異。為瞭客觀地反映全球地磁場的基本特點，1964年世界地磁測量會議強調指出，國際上應采用統一的國際地磁參考場(IGRF)。國際地磁學和高空大氣學協會(IAGA)除成立世界地磁測量 (WMS)的國際合作機構以協調各國地磁測量任務外，還於1968年召開專門會議，通過瞭1965.0年的國際地磁參考場。這個國際地磁參考場給出瞭直到n=8的共80個高斯系數(G囓)。同時給出瞭各高斯系數的年變率。它的有效使用期為1965.0～1975.0年，各年代的高斯系數的計算公式為：
，
t0為1965.0年，Gnm為高斯系數的年變率。在1975年舉行的國際大地測量學和地球物理學聯合會(IUGG)上，IAGA通過瞭國際地磁參考場新的模式，它也取n=8共80個高斯系數和相應的年變率，其有效使用期為1975.0～1980.0年。1981年的IAGA會議上提出瞭1980.0年的地磁場模型。但國際地磁參考場目前尚未起到統一的作用，一些國傢還各自給出並使用自己的全球地磁場模型。現在有關的國際機構正從理論和數據處理方法上努力探索新的途徑，以致力於完善並真正統一這些模型。
高斯級數n=1項相當於地心偶極子磁場，剩餘的部分稱為非偶極子磁場。在非偶極子磁場中，n=2和n=3的項也占主要部分。從各年代的高斯系數中還可瞭解到地磁場長期變化的情況。
參考書目
S.Chapman and J.Bartels，Geomagnetism，OxfordUniv.Press，London，1940.