在地球上，指南針之所以能夠判定方向，是因為地球存在著一個肉眼看不到的磁場。這個磁場起源於地球外核流動著的液態鐵。透過磁場發電機作用，磁場在那裡產生，並有一部分向外穿透地幔和地殼，在地球周圍形成迴路。

目前地磁極的北極在地理南極附近，而地磁南極則在地裡北極附近。地磁場在地表的強度在50000nT左右。在一級模型簡化下，整個地磁場可以看成是一個偶極子磁場，偏角很小，所以即使不經過矯正，指南針大致指向南北。

由於存在地磁場偏角，指南針指向的方向不是正南正北。這一點古人沒有意識到。他們用羅盤定南北，建造屋子或者墳墓。於是，科學家就發現了一個很有意思的現象。不同朝代建造的房子，其走向有系統變化，隨著朝代把房子的走向畫出來，基本就能推測過去地磁場偏角的時間變化特徵。

有兩種情況，磁針對失靈。第一種是如果地表岩石具有很強的磁性，就會干擾地球的偶極子磁場特徵，區域性磁力線不再指向南北。還有一種情況就是星球上的內部偶極子場消失了，或者磁場發電機停擺了。

火星屬於後一種。早期火星上有磁場發電機的作用，但是後來就停止了。火星當初還有磁場時，會把其表面的岩石磁化，從而讓岩石攜帶一種“剩磁”。這個剩磁不具有整體指向南北的功能。

火星探測器可以把火星上的剩磁測量得較為精細。這對於研究火星的岩石結構以及早期火星磁場發電機至關重要。

我們地球的磁場發電機有一天也會消失嗎？

目前不得而知。不過科學家們（包括我的研究組）已經發現，地球磁場一直處於動態變化中，有時在很短時間（比如一兩百年）內曾經發生過磁極倒轉這樣的極端事件。當然，在這種短暫的極端事件中，手裡拿著指南針，也會發蒙 ，因為地磁方向已經錯亂。