Η μετατόπιση πόλου αναφέρεται στο μαγνητικό πεδίο της Γης που αντιστρέφει την πολικότητα του. Εάν συνέβαινε μια μαγνητική αντιστροφή σήμερα, οι πυξίδες θα έδειχναν νότια και όχι βόρεια.
Τα τελευταία 15 εκατομμύρια χρόνια, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι αυτές οι μετατοπίσεις συνέβαιναν τέσσερις φορές κάθε 1 εκατομμύριο χρόνια. Αν και ο μέσος όρος είναι μία φορά κάθε 250,000 χρόνια, οι διακόπτες δεν συμβαίνουν σε τακτά χρονικά διαστήματα. Κατά τη διάρκεια μιας περιόδου στην Κρητιδική, η πολικότητα παρέμεινε σταθερή για 30 εκατομμύρια χρόνια, αν και αυτό πιστεύεται ότι είναι μια ανωμαλία. Η τελευταία μετατόπιση πόλων έλαβε χώρα πριν από 790,000 χρόνια, με αποτέλεσμα ορισμένοι επιστήμονες να πιστεύουν ότι η Γη οφείλεται, ενώ άλλοι εικάζουν ότι μια αναστροφή είναι ήδη σε εξέλιξη.
Οι δυναμικές διεργασίες που λαμβάνουν χώρα βαθιά μέσα στον πλανήτη δημιουργούν το μαγνητικό πεδίο της Γης. Ένας πυρήνας λιωμένου σιδήρου περιβάλλει τον εσωτερικό πυρήνα του στερεού σιδήρου, ο καθένας περιστρέφεται με διαφορετικούς ρυθμούς. Η αλληλεπίδρασή τους, και ίσως άλλες γεωφυσικές διεργασίες που δεν είναι ακόμη κατανοητές, δημιουργούν αυτό που οι επιστήμονες αποκαλούν «υδρομαγνητικό δυναμό». Αυτό το αυτοδιαιωνιζόμενο ηλεκτρικό πεδίο δρα κατά κάποιο τρόπο σαν ένας γιγάντιος μαγνήτης ράβδων.
Το μαγνητικό πεδίο της Γης εκτείνεται στο διάστημα για δεκάδες χιλιάδες μίλια από τους πόλους του πλανήτη. Όχι μόνο προστατεύει τον πλανήτη από την ηλιακή ακτινοβολία, αλλά παίζει θεμελιώδη ρόλο στο γενικό κλίμα, τα καιρικά μοτίβα και τις μεταναστευτικές συνήθειες των ζώων. Εάν οι πόλοι αντιστρέφονταν αμέσως, η καταστροφή θα ήταν παγκόσμια, από σεισμούς και ηφαιστειακές εκρήξεις μέχρι λιώσιμο των πάγων της Αρκτικής και τεράστιες πλημμύρες. Τα στοιχεία δείχνουν ότι οι μετατοπίσεις των πόλων συμβαίνουν σταδιακά, ωστόσο, διαρκούν οπουδήποτε από 1,000 έως 28,000 χρόνια. Οι τελευταίες τέσσερις σαγιονάρες χρειάστηκαν περίπου 7,000 χρόνια η καθεμία.
Τα στοιχεία για αυτές τις μετατοπίσεις ήρθαν απροσδόκητα στη δεκαετία του 1950 κατά την εξερεύνηση του θαλάσσιου πυθμένα που απλώνεται κατά μήκος της κορυφογραμμής του μέσου Ατλαντικού. Εδώ, το λιωμένο υλικό πηγάζει, ψύχεται και σκληραίνει, δημιουργώντας νέο θαλάσσιο φλοιό, σπρώχνοντας τον παλιό φλοιό προς τα έξω. Τα μαγνητικά σωματίδια ή τα οξείδια του σιδήρου στη λάβα δρουν σαν μικροσκοπικές βελόνες πυξίδας, ευθυγραμμίζονται με το μαγνητικό πεδίο, αφήνοντας ένα μόνιμο αρχείο της πολικότητας της Γης τη στιγμή που δημιουργείται ο φλοιός. Διαβάζοντας τον προσανατολισμό των οξειδίων σε διάφορες αποστάσεις έξω από το σημείο του φρέατος, οι επιστήμονες μπορούν να «κοιτάξουν πίσω στο χρόνο». Αυτό που βρήκαν ήταν striping ή εναλλασσόμενες μπάντες – περίοδοι αντιστροφής σε όλη την ιστορία.
Μερικοί ερευνητές πιστεύουν ότι μια μετατόπιση πόλου βρίσκεται σε εξέλιξη σήμερα, επειδή το μαγνητικό πεδίο έχει μειωθεί σε ένταση έως και 10% – 15% τα τελευταία 150 χρόνια, με το ποσοστό αποσύνθεσης να αυξάνεται σημαντικά τα τελευταία χρόνια. Εάν αυτή η τάση συνεχιστεί, το μαγνητικό πεδίο θα εξαφανιστεί σε 1,000 έως 2,000 χρόνια. Ένα εξασθενημένο μαγνητικό πεδίο είναι ένας πρόδρομος της μετατόπισης, αν και αναγνωρίζεται ότι η αποσύνθεση του ρεύματος μπορεί επίσης να αποδοθεί σε άλλες άγνωστες αιτίες ή μπορεί να αντιστραφεί.
Σε περίπτωση μετατόπισης πόλου, μόλις εξασθενήσει αρκετά το μαγνητικό πεδίο, οι κατευθύνσεις του πεδίου υποβάλλονται σε αλλαγή σχεδόν 180° πριν ενισχυθούν και σταθεροποιηθούν στον νέο προσανατολισμό. Οι επιστήμονες δεν γνωρίζουν πραγματικά πόσο χρόνο διαρκεί αυτή η διαδικασία, αλλά αυτό που είναι γνωστό είναι ότι διαρκεί δύο φορές περισσότερο στους πόλους από ότι στον ισημερινό. Έτσι, ενώ οι πυξίδες στα μεσαία γεωγραφικά πλάτη μπορεί να δείχνουν νότια μετά από μια μετάβαση 3,000 ετών, οι πυξίδες στους πόλους θα συνέχιζαν να δείχνουν βόρεια για άλλα 3,000 χρόνια.
Οι πραγματικοί μηχανισμοί πίσω από αυτό το φαινόμενο είναι ακόμη άγνωστοι. Ορισμένες θεωρίες προτείνουν ότι οι κρούσεις των κομητών μπορεί να παίζουν κάποιο ρόλο. άλλοι, ότι το μαγνητικό πεδίο είναι εγγενώς επιρρεπές σε flip-flops. Οι οριστικές απαντήσεις περιμένουν μια καλύτερη κατανόηση της δυναμικής αυτού του πολύ συναρπαστικού γεωφυσικού φαινομένου.