地磁场具有长期变化性质，是英国人吉利布兰（Gellibrand）于1634年从英国伦敦的磁偏角变化中发现并首次提出的，后来世界许多地方也先后发现了地磁场的长期变化。地磁场长期变化是一种全球性的现象。从中国佘山地磁台观测的各个地磁要素的年均值、极大值和极小值之间相隔的时间（图1）可以看出，地磁场强度的长期变化具有60年左右的周期。从英国伦敦地磁场方向的长期变化（图2）中可以看出，地磁场方向的长期变化具有500～600年左右的周期。一般在较短时期（十几年或几十年）内，各个地磁要素的长期变化常表现为单向的递增或递减。利用长期的地磁资料进行频谱分析，以及考古地磁学的研究，表明地磁场的长期变化可能具有22年、50～70年、120年、180年、500～600年、1000年和7000～8000年等周期。

图1　中国佘山地磁台各地磁要素年均值的长期变化

图2　英国伦敦地磁场方向的长期变化

绘制各地磁要素的世界等变线图，是表示各地磁要素长期变化全球性分布的常用方法。等变线就是画在地图上的某年世界各地某个地磁要素年变率相等的等值线。某地某个地磁要素的年变率就是这个地磁要素年平均值的逐年变化，其单位分别为纳特/年和（角）分/年。在地磁台上，利用相邻两年的年均值之差可求出这两年内的年变率，或者利用某两年的年均值之差除以两者相隔的年数，可以求出这几年的平均年变率。

根据地磁场高斯理论，可以利用高斯系数把地磁场分解为偶极子磁场（）和非偶极子磁场（）两个部分。由于地磁场存在着长期变化，不同年代的高斯系数具有不同的数值。因此，利用不同年代的高斯系数可以研究偶极子磁场和非偶极子磁场的长期变化。偶极子磁矩的衰减和非偶极子磁场的西向漂移成为近代地磁场长期变化的两个基本特征。

21世纪前的近百年偶极子磁矩是逐渐衰减的。这种衰减是直线性的，衰减速率约为每年减少0.05％。按此速率衰减下去，2000年以后地球磁矩将变为零。但是，考古地磁学的研究表明，地球磁矩可能具有周期性变化，不可能永远单调地衰减下去。过去4000年间地球磁矩的变化显示出周期性，2000年前地球磁矩是逐渐增加的。从表中还可以看出，近百年来偶极子的极角基本保持不变，而偶极子的方位角却逐渐向西移动，西移速度约为每年0.05°。不过，关于偶极子方位角是否确有西移的问题尚有争议。

1693年，英国科学家E.哈雷（Edmond Halley，1656～1742）首先发现地磁场的分布图像缓慢地向西移动。20世纪，尤其是50年代以来，对地磁场西向漂移进行系统研究的结果表明，西向漂移主要是非偶极子磁场的特征，并且非偶极子磁场的西向漂移是相当复杂的地磁现象。首先，各个地区的非偶极子磁场的西向漂移速度不一，例如非洲磁异常漂移最快，而北美洲磁异常基本不漂移。其次，不同年代非偶极子磁场的西向漂移速度也不一致。西向漂移速度约为每年0.2°，只是一种平均结果。关于非偶极子磁场的西向漂移问题也有争议，有些人对其真实性表示怀疑，原因不仅在于西向漂移速度的分散性，而且在于某些地区出现相反的东向漂移。

学界认为，非偶极子磁场的场源是由地球地核的液态外核边界的湍流所产生的自激发电机效应，而液态外核又因其内部的对流使其产生差速转动，结果导致外核的角速度比地幔的角速度低，因此，非偶极子磁场的场源相对于地幔必然向西移动，这就是非偶极子磁场产生西向漂移的原因。