海洋磁力测量广泛使用核子旋进磁力仪，它是利用氢质子磁矩在地磁场中自由旋进的原理来测量地磁场总向量的绝对值。煤油、水、酒精等都含有不停“自旋”的氢质子，并产生一个“自旋”磁矩，称质子磁矩。这些质子在没有外磁场作用时，其指向毫无规则，宏观磁矩为零。当含氢液体处在地磁场中，经过一段时间，磁矩的方向就趋于地磁场的方向。如果加一个垂直于地磁场T 的强人工磁场H0（大于100奥斯特）,则迫使质子磁矩趋于H0的方向。当人工磁场突然消失，质子磁矩受地磁场的作用，将逐渐回到T 的方向上去。因为每个质子具有“自旋”磁矩，同时受地磁场T 的作用，就产生了质子磁矩绕地磁场T 的旋进现象，即所谓质子旋进。旋进的圆频率ω与地磁场总强度T的绝对值T成正比，即旋进的频率越高地磁场越强。
ω=νpT
式中ω=2πfp,fp为旋进频率;νp为磁旋比，νp=26751.3/（奥斯特·秒）。经换算:T=23.4874fp(伽马)（1伽马=10-5奥斯特）。
由此可见，地磁场的测量可以转化为旋进频率的测量。在电路中采用放大、倍频和控制电子门开启时间的方法，可将测量结果直接以伽马示出。
由于大气受太阳辐射的影响，引起电离层的变化,致使磁场发生短周期的变化，这种现象称为日变。由于海水和岩石之间,不同岩性的岩石之间有电导率的差异,致使大地电磁场在海陆和不同岩石之间的边界发生畸变。这种畸变是一种不规则的磁扰，因地而异，尤其是在海沟和岛弧地区更为明显，这种现象称之为海岸效应。
