从1820年到1830年之间，高斯为了测绘汗诺华(Hanover)公国的地图，他开始搞测地的工作。他测量哥庭根的阿多那(Altona)的子午线。他写了关于测地学的书，由于在测量时的需要，他发明了日观测仪(Heliotrope)。
为了要对地球表面作研究，他开始对一些曲面的几何性质作研究。在1827年写了《曲面的一般研究》一书；现在大学念的“微分几何”有大部分的材料是源自高斯的发现。
早在16世纪时英国物理学家威廉·基伯尔特(W．Gilbert)认为地球本身是一个大磁体。在1803年时高斯开始对地磁现象产生兴趣。他的朋友，一位著名的探险家及业余科学家阿历山大·封·宏博特(Alexander Von Humboldt)曾经请求高斯对磁的现象作数学研究。可是高斯忙于其他问题，没有时间从事这方面的工作。
1828年高斯看到宏博特收集的关于磁的实验仪器，被它们深深吸引住。第二年一个比利时科学家来拜访高斯，并和他一起做几个磁学实验，这时高斯对磁的兴趣被引起来了。
他发明了磁强计(Magnetometer)，以及解决怎样在地表任何地点测量地球磁场强度的问题。在一年后他写了一本小书谈测量磁强问题，并且把磁的所有测量分解为现在物理的三个基本单位：长度、质量和时间。
从1830到1840年这段期间，高斯和一个比他小27岁的年轻物理学家韦伯(Withelm Weber)一起合作从事研究。他们的合作是很理想的：韦伯是一个实验家，高斯是一个理论家，韦伯引起高斯对物理问题产生兴趣，而高斯用数学工具处理物理问题，影响韦伯的思考工作方法。
1833年高斯从他的天文台拉了一条长八千尺的电线，跨过许多人家的屋顶，一直到韦伯的实验室，以伏特电池为电源，构造了世界第一个电报机。(www.xing528.com)
许多因无知而产生偏见的人对他们的工作嘲笑，说他们浪费钱花掉时间搞这些没有用的玩意儿。火车在1830年出现时也一样受到许多保守的人的攻击。韦伯在1835年就预言：“当地球被盖上铁路网和电报电线网，这些网络提供的服务就好像人体的神经系统，一方面是运输，一方面是把思想和感觉以光的速度传播。”这的确是真知灼见。
1835年高斯在天文台里设立磁观测站，并且组织“磁协会”发表研究结果，引起世界广大地区对地磁作研究和测量。
高斯已经得到了地磁的准确理论，他为了要获得实验数据的证明，他的书《地磁的一般理论》拖到1839年才发表。1840年他和韦伯画出了世界第一张地球磁场图，而且定出了地球磁南极和磁北极的位置。
1841年两个美国科学家确证高斯地磁理论的正确性。他们找出了磁南极和磁北极的确实位置，和高斯用理论推算的地方相差几度而已。可以想像高斯是多么的高兴。
高斯在1834到1840年写的《关于作用和距离的平方成反比的力》一文里给出了势论(Potential theory)的基本理论。
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