En raison de la nature chaotique du mouvement dans le noyau externe, le champ magnétique de la Terre peut fluctuer considérablement en intensité et en orientation. Les géologues étudient l'orientation des atomes de fer dans les roches d'âges différents pour suivre le champ magnétique à travers le temps et ont constaté qu'il retourne parfois polarité, avec le pôle nord magnétique se déplaçant vers le pôle géographique sud, et le pôle sud magnétique se déplaçant à la haute latitudes septentrionales. La modélisation informatique montre ces flips sont accompagnés par une période de grande complexité dans le champ magnétique, qui se fragmente en deux ou trois paires de pôles nord et sud à divers endroits autour du globe qui coalescence puis de nouveau dans un dipôle. Actuellement, le champ magnétique de la Terre est très forte par rapport aux siècles passés, même si elle a affaibli environ 10 pour cent dans le dernier siècle.