Từ trường Trái Đất
Các biến thiên và nhiễu của từ trường Trái Đất > Đảo cực địa từ trường

Bài chi tiết: Đảo cực địa từ
Mặc dù trường của Trái Đất nói chung là lưỡng cực, với một trục gần như căng thẳng với trục tự quay, nhưng thỉnh thoảng các cực địa từ Bắc và Nam đổi chỗ. Bằng chứng cho sự đảo ngược địa từ này có thể tìm thấy trong bazan, lõi trầm tích thu được từ các tầng đại dương và các dị thường từ dưới đáy biển. Sự đảo ngược xảy ra gần như ngẫu nhiên theo thời gian, với khoảng thời gian giữa các lần đảo chiều từ dưới 0,1 triệu năm đến khoảng 50 triệu năm. Sự đảo ngược địa từ gần đây nhất, được gọi là đảo ngược Brunhes-Matuyama, xảy ra khoảng 780.000 năm trước. Một hiện tượng liên quan, một sự trệch khỏi trục địa từ, là một sự đảo chiều không hoàn chỉnh, không thay đổi cực tính. Sự kiện Laschamp là một ví dụ về sự trệch khỏi trục, nó đã xảy ra trong thời kỳ băng hà cuối cùng (cách đây 41.000 năm).
Từ trường trong quá khứ được ghi lại chủ yếu bằng các khoáng vật từ tính mạnh, cụ thể là các oxit sắt như magnetit, có thể mang một mô men từ vĩnh cửu. Từ hóa dư này, hay cảm ứng từ dư, có thể thu được bằng nhiều cách. Trong các dòng dung nham, hướng của từ trường bị "đóng băng" trong các khoáng vật nhỏ khi chúng nguội đi, dẫn đến nhiệt từ hóa dư. Trong các trầm tích, sự định hướng của các hạt từ tính thu được sự lệch nhẹ về phía từ trường khi chúng lắng đọng trên đáy đại dương hoặc đáy của hồ. Đây được gọi là sự từ hóa dư mảnh vụn.
Từ hoá dư nhiệt là nguồn chính của các dị thường từ xung quanh các sống núi giữa đại dương. Khi đáy biển lan ra, magma trào ra từ lớp phủ, nguội đi để tạo ra lớp vỏ bazan mới ở cả hai bên sống núi, và bị đẩy ra khỏi nó bằng sự tách giãn đáy biển. Khi nó nguội, nó ghi lại hướng của từ trường Trái Đất. Khi từ trường Trái Đất đảo chiều, đá bazan mới ghi lại hướng đảo ngược. Kết quả là một loạt các dải đối xứng xung quanh sống núi. Một chiếc tàu kéo một từ kế trên bề mặt đại dương có thể phát hiện ra các dải này và suy ra độ tuổi của đáy biển phía dưới. Điều này cung cấp thông tin về tốc độ mà đáy biển đã tách giãn trong quá khứ.
Nguyên nhân khiến từ trường Trái Đất đảo cực là nằm ở trong nhân Trái Đất. Ở đó có dòng kim loại nóng chảy chảy xoay vòng quanh nhân. Bằng chuyển động cắt ngang từ trường, nó tạo ra dòng điện và dòng điện này tạo ra từ trường. Gia sử hướng chuyển động này giữ nguyên thì sẽ không có gì xảy ra cả nhưng do dòng kim loại nóng chảy liên tục thay đổi nên từ trường tạo ra cũng liên tục thay đổi và làm giảm từ trường hiện tại của Trái Đất
Định tuổi phóng xạ của dòng dung nham đã được sử dụng để thiết lập thang thời gian phân cực địa từ, một phần trong đó được hiển thị trong hình ảnh. Điều này tạo thành nền tảng của từ địa tầng, một kỹ thuật tương quan địa vật lý có thể được sử dụng cho đến nay cho cả các chuỗi trầm tích lẫn núi lửa cũng như dị thường từ dưới đáy biển.
Các nghiên cứu về dòng dung nham trên núi Steens, Oregon, chỉ ra rằng từ trường có thể đã dịch chuyển ở tốc độ lên đến 6 độ mỗi ngày vào thời điểm nào đó trong lịch sử Trái Đất, điều này thách thức đáng kể sự hiểu biết phổ cập về việc từ trường Trái Đất hoạt động như thế nào. Phát hiện này sau đó được cho là do tính chất từ đá bất thường của dòng dung nham được nghiên cứu, chứ không phải sự thay đổi trường nhanh, bởi một trong những nhà khoa học ban đầu của nghiên cứu năm 1995.
Các thay đổi độ nghiêng lưỡng cực tạm thời lấy trục lưỡng cực qua đường xích đạo và sau đó trở lại cực tính gốc được gọi là các trệch khỏi trục.