Das Magnetfeld der Erde hat immer ungefähr in dieselbe Richtung gezeigt.

Wenn eisenhaltige Lava abkühlt, können magnetische Minerale die Richtung des damaligen Erdmagnetfelds gewissermaßen einfrieren. Frühe Messungen lieferten ein Rätsel: Manche alten Gesteine waren in Richtungen magnetisiert, die stark vom heutigen Feld abwichen. Dafür kamen zunächst mehrere Erklärungen infrage – unter anderem spätere Bewegung oder Rotation der Gesteine selbst.

Mit zunehmenden paläomagnetischen Daten ließ sich umgekehrte Polarität jedoch nicht länger als lokale Besonderheit abtun. Aufeinanderfolgende Lavaflüsse bewahrten abwechselnde Zeitabschnitte, in denen das globale Magnetfeld ungefähr wie heute orientiert war, und Phasen, in denen magnetischer Nord- und Südpol vertauscht waren.

Das entscheidende Muster fand sich schließlich am Meeresboden. Messungen zeigten parallele Streifen normaler und umgekehrter Magnetisierung, symmetrisch auf beiden Seiten mittelozeanischer Rücken angeordnet. Zusammen mit radiometrischer Datierung wurden diese Streifen sowohl zu einem Archiv wiederholter geomagnetischer Umpolungen als auch zu einem starken Beleg für die Spreizung des Meeresbodens.

Eine Umpolung ist kein augenblicklicher Tausch der Pole. Der Übergang verläuft gewöhnlich über Hunderte bis Tausende Jahre und unterscheidet sich von der allmählichen Wanderung der magnetischen Pole, die von Jahr zu Jahr beobachtet wird.