在地球上，指南针之所以能够判定方向，是因为地球存在着一个肉眼看不到的磁场。这个磁场起源于地球外核流动着的液态铁。通过磁场发电机作用，磁场在那里产生，并有一部分向外穿透地幔和地壳，在地球周围形成回路。
目前地磁极的北极在地理南极附近，而地磁南极则在地里北极附近。地磁场在地表的强度在50000nT左右。在一级模型简化下，整个地磁场可以看成是一个偶极子磁场，偏角很小，所以即使不经过矫正，指南针大致指向南北。
由于存在地磁场偏角，指南针指向的方向不是正南正北。这一点古人没有意识到。他们用罗盘定南北，建造屋子或者坟墓。于是，科学家就发现了一个很有意思的现象。不同朝代建造的房子，其走向有系统变化，随着朝代把房子的走向画出来，基本就能推测过去地磁场偏角的时间变化特征。
有两种情况，磁针对失灵。第一种是如果地表岩石具有很强的磁性，就会干扰地球的偶极子磁场特征，局部磁力线不再指向南北。还有一种情况就是星球上的内部偶极子场消失了，或者磁场发电机停摆了。
火星属于后一种。早期火星上有磁场发电机的作用，但是后来就停止了。火星当初还有磁场时，会把其表面的岩石磁化，从而让岩石携带一种“剩磁”。这个剩磁不具有整体指向南北的功能。
火星探测器可以把火星上的剩磁测量得较为精细。这对于研究火星的岩石结构以及早期火星磁场发电机至关重要。
我们地球的磁场发电机有一天也会消失吗？
目前不得而知。不过科学家们（包括我的研究组）已经发现，地球磁场一直处于动态变化中，有时在很短时间（比如一两百年）内曾经发生过磁极倒转这样的极端事件。当然，在这种短暂的极端事件中，手里拿着指南针，也会发蒙 ，因为地磁方向已经错乱。
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