Na podstawie badań lawy wulkanicznej na Hawajach stwierdzono, że ziemskie pole magnetyczne zmienia cały czas swe natężenie, a co kilkadziesiąt tysięcy do milionów lat zmienia swój kierunek (przebiegunowanie Ziemi). Średni czas między przebiegunowaniami wynosi 250 tys. lat, ostatnie wystąpiło około 780 tys. lat temu.
Nie ma obecnie jasnej teorii opisującej przyczyny przebiegunowania.
Powstawanie pola magnetycznego Najstarsze poglądy, mówiące, że pole magnetyczne jest wynikiem namagnesowana głębokich warstw Ziemi, zostały skrytykowane na początku XX w. po odkryciu przez Pierre’a Curie granicznej temperatury, powyżej której substancje przestają być ferromagnetykami. Temperatura wnętrza Ziemi jest znacznie wyższa od temperatury Curie znanych substancji.
Teorią uznawaną obecnie za najbardziej prawdopodobną jest hipoteza zaproponowana przez Edwarda Bullarda, mówiąca, że pole magnetyczne Ziemi wywołują wirowe prądy elektryczne płynące w płynnym jądrze Ziemi. Teoria ta, zwana „samowzbudne dynamo” lub „geodynamo”, znajduje poparcie w magnetohydrodynamice – uzyskuje tu uzasadnienie matematyczne w modelu zwanym dynamem magnetohydrodynamicznym.