인류의 문명은 항해술의 발전과 밀접한 관련이 있다. 바다를 건너서 다른 문명과 교류하여 다양한 지식을 받아들이고， 더 나은 문명을 발전시켜 왔다.

고대인들은 자연현상을 보고 항해할 방향을 찾았다. 바람의 방향， 특정한 별의 위치나 바다나 육지의 새들을 보고 길을 찾기도 했다. 또 그들은 수평선 위의 구름만 보고도 섬이 있는 곳을 찾아냈다. 육지가 먼저 더워지기 때문에 근처에 구름이 더 쉽게 생기기 때문이다.

태평양의 폴리네시아인들은 별다른 항해 도구 없이 바다의 흐름을 읽고 카누만으로 광대한 태평양 해역의 섬들에 정착했다. 이들의 항해술은 매우 뛰어나 대략 300㎞ 거리에서 물결의 흐름 등의 관찰 정보만으로 섬의 위치를 파악할 수 있었다고 한다.

이후 나침반(羅針盤， compass)이 중국에서 발명되고 난 뒤 항해술은 비약적으로 발전한다. 나침반은 약 12세기 말에서 13세기 초 아랍을 통해서 서양으로 전해졌다. 콜럼버스가 아메리카 대륙에 도착한 것과 마젤란의 인류 최초 지구일주 항해에 이르기까지 나침반은 항해의 발전에 없어서는 안 될 중요한 역할을 했다.

나침반 자침의 N극이 항상 북쪽을 가리키는 이유는 `지구자기장` 때문이다. 나침반은 자석에서 형성되는 자기장에 반응하는 광물을 이용해 만들어진 발명품이다.

그런데 지구가 사실상 하나의 거대한 자석이기 때문에 우리가 생존할 수 있다.

`다이나모 이론`(Dynamo theory)에 따르면 지각 아래 약 3000㎞ 지점의 지구 외핵 내부에서 동위원소가 붕괴하면서 발생하는 열 때문에 생기는 대류 현상으로 인하여 액체 상태의 철과 니켈 등으로 구성된 유체가 끊임없이 빠른 속도로 움직이게 되어 유도전류가 생성된다. 이로 인해 결국 지구 회전축을 따라서 지구 자기장이 형성된다고 한다.

지구 자기장은 지구의 표면뿐 아니라 우주 공간까지 뻗어 나가며 `밴 앨런 대`(Van Allen belt)를 형성하는데， 이는 지구 대기권 밖에서 지구의 자기장에 붙잡힌 입자들이 자력선을 따라 벨트처럼 휘어진 모양으로 지구를 감싸고 있는 방사능대를 말한다. 이 보호막이 태양과 우주로부터 날아오는 유해한 방사선들을 대기권 안으로 들어오지 못하도록 차단한다. 지구 자기장은 약 30억 년 전부터 생명체를 지켜왔다.

우주방사선은 우주에서 끊임없이 지구로 날아오는 고에너지 입자로 된 방사선으로 은하 우주방사선(GCR， Galactic Cosmic Ray)과 태양 우주방사선(SCR， Solar Cosmic Ray)이 있는데 지구에서는 가까운 태양에서 나오는 태양 우주방사선이 더 치명적이다.

태양 우주방사선은 태양풍(Solar Wind)과 광자로 구성된다. 태양풍은 태양의 강력한 자기장에 의해 태양의 대기층에서 이온 입자들이 플라즈마 형태로 고속으로 방출되는 현상인데， 이 태양풍에는 양성자와 전자 등 미립자들이 포함되어 있으며， 매초 약 100만t의 질량이 태양에서 방출된다. 천상의 커튼이라는 `오로라`는 태양에서 방출된 전자나 양성자가 고속으로 날아와 지구 대기 중의 산소， 질소 등의 입자와 부딪쳐 빛을 내는 일종의 방전 현상이다.