지구상의 장소가 다르면 지구자장의 방향과 세기도 달라지며 시간적으로도 변화한다. 지자기를 가장 오래 관측한 것은 16세기 후반의 연속적 관측이며 이를 통해 지자기의 영년 변화를 볼 수 있었으나 이후 관측을 통해서도 변동 주기를 알 수는 없었다.
지구상의 장소(위도, 경도)가 다르면 지구자장의 방향과 세기도 달라진다. 또한 상당히 느릿한 변화이지만 시간적으로도 변화하고 있으며, 이것을 地磁氣 永年變化(geomagnetic secular variation)라고 부른다. 지자기는 3차원의 벡터량이며 수평면에 투영한 水平分力의 방위와 지리학적인 북(眞北)이 이루는 각인 偏角(declination)과 수평면으로부터의 경사각인 伏角(inclination)및, 벡터의 크기를 나타내는 全磁力(total force)의 3요소로 나타내는 경우가 많다. 지자기를 직접 관측하여 지구자장의 방향(편각 및 복각)을 알 수 있게 된 것은 영국 런던에서 16세기 후반에 시작된 연속적 관측이 가장 오래된 기록이며, 그것에서도 명확하게 지자기 영년변화가 보여진다. 그러나 그 이후 400년 이상의 관측결과를 가지고 볼 때는 그 변동은 그것 이상의 긴 주기인 모양으로 변동주기는 알려져 있지 않다.