แม่เหล็ก
แม่เหล็กมี 2 ขั้วเสมอ ขั้วเหนือและขั้วใต้ ถ้าแขวนแท่งแม่เหล็กให้เคลื่อนที่อย่างอิสระ เมื่อหยุดนิ่ง ขั้วที่ชี้ไปทางทิศเหนือ เรียกว่า ขั้วเหนือ (N) ขั้วที่ชี้ไปทางทิศใต้ เรียกว่า ขั้วใต้ (S) ขั้วแม่เหล็กทั้งขั้วเหนือและขั้วใต้จะดูดสารแม่เหล็กเสมอ เมื่อนำแม่เหล็ก 2 อันมาอยู่ใกล้กัน ขั้วเหมือนกันจะผลักกัน และขั้วต่างกันจะดูดกัน แรงดูดจะมีมากที่สุดที่บริเวณขั้วทั้งสองของแม่เหล็กและลดน้อยลงเมื่อถัดเข้ามา เส้นแรงแม่เหล็กมีทิศทางออกจากขั้วเหนือไปยังขั้วใต้ ทั้งสามมิติ สนามแม่เหล็กหมายถึงบริเวณที่แม่เหล็กส่งแรงไปถึง
การสลับขั้วแม่เหล็กโลก
ธรรมชาติของสนามแม่เหล็กโลกเป็นหนึ่งในความผันผวนแบบเฮเทอโรสเคดาสติก การวัดค่าอย่างฉับพลันหรือการวัดค่าหลายๆครั้งตลอดช่วงเวลาเป็นทศวรรษหรือศตวรรษพบว่ามีการเปลี่ยนแปลงไม่เพียงพอที่จะต่อขยายแนวโน้มทั้งหมดในค่าความแกร่งของสนามแม่เหล็ก มีการขึ้นๆลงๆในอดีตโดยยังไม่ทราบเหตุผล นอกจากนี้ความเข้มข้นของสนามแม่เหล็กแบบขั้วคู่ในระดับท้องที่ (หรือความผันผวน) ยังไม่เพียงพอที่ทราบลักษณะของสนามแม่เหล็กโลกในภาพรวมทั้งหมดขณะที่มันก็ไม่ได้เป็นสนามแม่เหล็กแบบขั้วคู่อย่างจริงๆด้วย องค์ประกอบของขั้วคู่ของสนามแม่เหล็กโลกสามารถจะลดลงได้แม้ขณะที่สนามแม่เหล็กทั้งหมดจะยังคงที่หรือเพิ่มขึ้น