Địa từ trường trung bình thay đổi rất chậm qua hàng thế kỉ. Năm 1839, Gauss đã chứng minh rằng địa từ trường có thể coi là từ trường gây bởi một thanh nam châm khổng lồ nằm trong lòng trái đất, Hai đầu thanh nam châm hướng về hai địa cực. Thanh nam châm khổng lồ cho ta một mô hình đơn giản về địa từ trung bình là do dòng chất lỏng có chứa chất sắt chuyển động trong lòng trái đất.
“Thiên tài làm cho cái bình dị trở thành cái vĩ đại, kẻ tầm thườnglàm cho cái đơn giản trở thành cái phức tạp” làm cho cái đơn giản trở thành cái phức tạp”
đo từ tính vốn có và yếu của đáy đại dương ở bất kỳ phía nào của dãy núi Mid – Atlantic. Đáy này được phủ bởi chất lắng đọng do mác – ma rỉ ra từ đỉnh nuí. Chất mác – ma rắn lại lan ra với mức vài centimét trong một năm. Từ tính yếu của mác – ma đông cứng này lưu lại một bản ghi tức thời cả từ trường trái đất ở thời điểm rắn lại của mác – ma, và như vậy cho phép ta nghiên cứu hướng và độ lớn của từ trường trái đất trong quá khứ xa xôi .
Nhà nghiên cứu Braford Clement đã giải quyết vấn đề trên bằng cách phân tích dữ liệu từ 30 mẫu trầm tích. Những trầm tích này được khoan từ đáy hồ hoặc đáy biển ở nhiều kinh độ và vĩ độ trên thế giới. Khoáng chất từ các địa điểm đó rõ ràng ghi lại từ trường khi trầm tích trong nước chậm chạp cứng lại thành đá. Kết quả cho thấy phải mất trung bình khoảng 7.000 năm hai cực từ mới được thiết lập trở lại.
Mặc dù vậy, thời gian đảo ngược cực từ xảy ra nhanh hơn ở đường xích đạo (chừng 2.000 năm) và lâu hơn ở gần hai cực (11.000 năm). Theo Braford, nguyên nhân là khi không có từ trường chính Nam - Bắc, lõi của Trái đất hình thành một từ trường thứ cấp, yếu hơn. Từ trường này có nhiều cực mini ở bề mặt. Cuối cùng khi hai cực chính được thiết lập lại, từ trường thứ cấp biến mất. Kết quả những nghiên cứu cho thấy từ trường của trái đát cứ khoảng mỗi triệu năm lại thay đối hoàn toàn hướng của nó (đảo cực).Từ trường Trái đất đảo cực lần cuối cùng cách đây chừng 780.000 năm, xảy ra khi dòng sắt nóng chảy di chuyển quanh lõi ngoài của Trái đất thay đổi hình thái. Chính dòng chất lỏng này, ở độ sâu cách mặt đất 3.000-5.000km, sinh ra từ trường. Cường độ của từ trường, giảm trong một thời gian trước hai cực mới được thiết lập trở lại. Tuy nhiên, giới khoa học không biết thời gian đó - thời kỳ chuyển tiếp - kéo dài bao lâu và chỉ đưa ra con số dự đoán từ vài nghìn năm cho tới 28.000 năm.
Trong năm 2002, nhiều người đã hoảng hốt sau khi nhà địa vật lí người Pháp Gauthier Hulot phát hiện từ trường Trái đất đang suy yếu gần hai cực. Hiện tượng này có thể được diễn giải là tín hiệu đầu tiên của quá trình đảo ngược cực từ đang tới gần. Đảo ngược cực từ dường như diễn ra ngẫu nhiên về thời gian và không thể dự đoán được. Thời gian giữa những lần đảo ngược cực từ có thể là 20.000-30.000 năm và cũng có thể lên tới 50 triệu năm
Phương pháp truyền thống đo từ trường của trái đất cổ đại đã có cách đây 4 thập kỷ. Các nhà khoa học đưa một mẩu đá núi lửa vào một phòng cách ly hoàn toàn với từ trường bên ngoài, “rút kiệt” từ tính trong đá bằng cách làm nóng rồi làm nguội nó. Tiếp đó, người ta tăng từ trường trong phòng, rồi đo từ tính của mẫu đá. Tuy nhiên, do các mẫu đá thường bị nhiễm "bẩn" nên kỹ thuật này không hoàn toàn chính xác. [20]
Các nhà khoa học thuộc Đại học Rochester đã phát triển một phương pháp mới, sử dụng thiết bị giao thoa quang phổ siêu dẫn (Squid). Thiết bị này, thường được sử dụng trong việc sản xuất các chíp máy tính, cực nhạy với từ trường nhỏ nhất. Nhờ Squid, người ta có thể đo từ trường trong các đơn tinh thể mà không cần tới cả tảng đá. Phương pháp này cho phép sử dụng những mẫu đá được biết chắc là không nhiễm bẩn.
Khi nghiên cứu một tinh thể feldspar (khoáng chất phổ biến nhất trên bề mặt trái đất) trong các mẫu đá Ấn Độ có tuổi hàng trăm triệu năm, các nhà khoa học Mỹ đã phát hiện ra rằng ở thời điểm này, từ trường của trái đất mạnh gấp ba lần so với kết quả nghiên cứu theo phương pháp cũ. [20]