人类很早以来就知道地球存在南极北极对称的磁场，中国古代四大发明中就有指南针。北宋时期已经使用磁针指南，后将磁针装在罗盘上用于指明方向。明代著名的航海家郑和七次下西洋，就是利用罗盘在一望无际的大海上指明航程。
但人们对于地球磁场产生的原因和作深入研究，是从最近一、二百年才开始的，科学家发现地球磁场是在不断变化的，而且还会发生磁场倒转现象，即北极变成南极，南极变成北极。研究地球上岩石的古地磁特性，为地磁场的倒转提供了有力的证据。
一、地球磁场的倒转
英国科学杂志《自然》2002年4月11日刊登一篇论文，详述了地球磁场日益严重的弱化，引起科学界对这个问题的普遍关注，他们是通过比较分析1979年和1980年美国“马格塞特”号人造卫星数据，佐以1999年发射的丹麦阿斯泰兹(Orsted)号人造卫星收集的最新资料所发现的，法国巴黎地球物理研究所胡洛博士等也发现了北极和南非一个地区的磁场已变得很弱。为了更精确详细地勘测地磁场的变化，欧洲航天局于2013年11月发射了三颗“SWARM”人造卫星，即Swarm-A、Swarm-B、Swarm-C卫星，两颗卫星在450千米轨道并列飞行，第三颗卫星在530千米高的轨道飞行。每颗卫星重量是0.5吨左右，大约6米长。备有矢量场磁力仪、电场仪、加速度计和GPS接收仪和激光测距仪器。Swarm是欧洲航天局(ESA)的第一个地球探测卫星星座，将提供地球磁场的变化信息及其时空演化，为研究气候变化和地球内部演变过程提供有用的数据信息，预期寿命为四年。卫星激光测距数据主要用于精密定轨，此外还用于校准初始阶段任务的GPS接收机系统维护。根据其传回的测量数据，科学家们发现地磁场每20年衰减5%，这个数字大大超过了以前记载的每100年衰减10%，目前地球北极以每年64公里的速度向西伯利亚方向转移。
所谓古地磁是熔岩流里含有微小的矿物颗粒，它们是有无数的指南针或小型磁铁，自由地指向当时的磁场。当熔岩冷却，其中的小磁针就固定在原地。当以后磁场方向改变时，它们也不能再移动，即把当时的磁场记录下来了，所以称为古地磁。
在过去的几千万年中地球磁场已经倒转过好几次，地质学家们对地球岩石中古地磁特性作了研究，发现了地球磁场翻转的证据。他们认为，在过去的7600万年中地球磁场至少反转过171次。但自上一次磁极翻转以来已有78万年没有翻转了，最近英国科学家发现，在过去的200年内地球磁场已经减弱了15%，他们预言按照这种速度发展下去，在未来的1000年左右，也有可能未来200年内，地球磁场可能会完全消失，从而导致地球磁场的大逆转，地球上的人类和其他生物，将面临一场前所未有的宇宙射线的大灾难。
法国和美国科学家通过10Be(鈹)分折法，也证实了地球磁场发生过翻转。地球上的Be(鈹)元素都是以稳定的9Be元素存在的，如果有10Be存在，则与地球磁场消失有关，因为在地球磁场消失后，地球上空的磁层和电离层也会消失，从太阳发出的宇宙射线中的高能粒子能够毫无阻碍的直接射到地球表面，并轰击氮，氧等元素。发生裂变反应，从而产生了7Be和10Be。7Be和10Be的半衰期不一样，前者半衰期短，很快会消失，而10Be的半衰期很长，有 150万年。找到10Be就等于找到磁场翻转的证据，上世纪七十年代，科学家们在大西洋海底4731米深处发现了较高浓度的10Be，相应的地质年代为70万年，从而证明在70万年前地球有过一段地磁场的反转。
地球磁场倒转的周期，也是最近科学家研究的热门课题，到目前为止也是众说纷纭，古地磁研究表明地磁场大约50万年倒转一次。甚至有人认为1000万年以来已经倒转了50次，即平均20万年倒转一次，在恐龙时期的白垩纪，在其3500万年间，地磁场倒转一次都没有发生。通过(铍)的同位素10Be的研究，有人认为上次侧转距今已有70万年了，加上目前人们已经知道20世纪100年里，磁北极一直在加速漂移，每年平均移动10千米。
现在北极点已从加拿大漂移到西伯利亚了，两极磁场也在逐渐减弱，推测地磁场很快会发生倒转。
