学文网科学观测表明，地球磁场形成于34.5亿年前。地球幼年就拥有强大磁场，但地磁场的方向并不是始终不变，经过一段长时间，地磁场会发生反转，改为与原来相反的方向，即原来的地磁北极变成地磁南极，而地磁南极变成地磁北极。地磁场发生反转虽然没有固定的周期，但是在最近约1000万年中大致是每20万年反转一次。那么，人类是如何知道地磁场在过去的方向呢？
地球磁场反转的证据
这是因为岩石遗留有古代地磁场的记录。法国科学家布容于1906年在法国司马夫中央山脉地区对那里的火山岩进行考察时，意外地发现那里的岩石具有与地磁场方向相反的磁性，后来此类发现不断增加。地球的岩石大多含有具有磁性的矿物（磁铁矿等磁性矿物）。这些磁性矿物在岩石处于高温状态时没有磁性，在岩石冷却下来以后才会显示出磁体的性质。这时，岩石中那些小磁体的取向会变得与地磁场的方向一致。小磁体的取向被固定下来，即使地磁场方向改变，也不会变化。岩石具有的这种磁性叫做“残余磁化”。换句话说，从高温状态冷下来的岩石记录有当时地磁场的信息。因此，调查岩浆等凝固所形成的岩石的残余磁化和有关岩石的形成年代，就可以推定过去的地磁场的方向和大小。系统地将这些物理记录按地质时代的前后顺序排列，就可发现不同年代地磁场的方向和强弱是不一样的，有的时候地磁场方向会发生颠倒过来的情况，即“地磁极反转”现象。科学家能够确定的是，上次地磁反转到现在已经历了78万年。
地磁反转原因还是个谜
由于目前科学家还未能建立可被验证为真实、准确的关于地磁场起源的数学物理模型，因此还没有一个理论能准确描述地磁反转的原因。地球从地表往下，分为地壳、地幔和地核3部分，地核又分为固态的内核与液态的外核两部分。大多数科学家认为液态外核的受热对流及由此产生的平流等磁流体动力学过程产生了地磁场，相当于一部超级“地核发电机”。而自然的推论是：该磁流体动力学活动模式的改变导致了地磁反转。
地球磁场曾反转了多少次？
对于古地磁研究表明，在过去的7600万年中，地磁至少反转过171次。在地球45亿年的生命史中，地磁的方向已经在南北方向上反复反转了好几百次。地球磁场的这种磁极变化，同样存在于更古老的年代里。从大约6亿年前的前寒武纪末期，到约5.4亿年前的中寒武世，是反向磁性为主的时期；从中寒武世到约3.8亿年前的中泥盆世，是正向磁性为主的时期；中泥盆世到约0.7亿年前的白垩纪末，还是以正向极性为主；白垩纪末至今，则是以反向极性为主。如果把地球的历史缩短成一天，在这期间你会发现手上的指南针像疯了似的乱转，一会儿指南一会儿指北。
地震频发与地磁减弱有关吗？
科学证据表明，地球磁场从1830年首次测量至今，已经减弱了近10%。有些科学家认为，地震频发与地球磁场减弱有一定的关系。地球磁场的一个重要功能就是抵御太阳的粒子流即太阳风侵袭，如果迅速减弱，太阳的粒子流会更多地进入地球大气层，消耗两极的臭氧，并与臭氧结合成水，进而破坏极地臭氧层。地磁层的减弱和臭氧层的破坏使更多太阳辐射热量进入地球，增强气候的暖化。而热量首先要集中进入两极地区，北极和南极大陆边缘的海冰因此会大量融化，大洋中的海水增加。当洋壳由于海水增加、压力加大而下降，会压迫洋壳下软流物质向大陆运动，使大陆边缘上升；反之，当某地洋壳由于海水减少而上升时，大陆下软流物质向洋壳运动，使大陆边缘下降。整个地球板块就像玩跷跷板一样，会促使地震发生，并使地震带集中在海陆交界的地区。
地磁反转将影响整个自然界
地球磁极反转将给人类和整个自然界带来相当严重的影响。首先是由其提供的一个至关重要的磁气圈保护层将可能消失。地球磁场犹如地球的一件外套，保护着地球免受外太空的多种致命辐射。如果磁场发生反转，高能粒子将如流星般长驱直入袭击地球，炽热的太阳辐射就会使地球变成不毛之地。即使磁场没有完全消失而只是受到削弱，太阳粒子风暴也会猛击地球大气层，使人类癌症发病率上升。这一天如果真的到来，一些低轨道人造卫星也将完全暴露在太阳电磁风暴的吹打中，不久就会被完全摧毁，人类高科技通信技术网络可能由此陷于瘫痪。另外，许多随季节变化而移居的动物，诸如燕子和羚羊等，几万年来一直依赖先天本能鉴别地球南北极，秋移春返。到时，此类动物或许还包括鲸和鸽子等，都会迷失方向。有科学家甚至因此怀疑，地球磁极反转曾是古人类文明覆灭的原因。
地球磁场又要开始反转了吗？
在过去的180年里，地球磁场强度令人吃惊地下降了10%。许多科学家认为，地球磁场的减弱可能预示着地球将进入下一个磁场反转周期。丹麦行星科学中心一个研究小组详细分析了丹麦“阿斯泰兹”号人造卫星收集的最新资料，在对比新旧数据后惊讶地发现，地球两极的磁场正在变化，南大西洋和北冰洋的磁场都出现了多个大洞。一些科学家分析，南大西洋和北冰洋下方的液体金属地核(外核)可能出现了巨型涡流，从而影响了其上空的磁场。由于巨型涡流的力量足以逆转其他涡流的方向，因此极有可能令地磁场南北极就此开始大反转。
地球两极反转是否不可避免呢？事实上，对这一现象是否真的会发生，科学界也是众说纷纭。地球磁场反转我们人类没有经过也没有记载。有科学家指出，磁场的变化经常呈波浪形，并且通常需要漫长的时间，所以现在还不能判断这是地球磁极要反转的信号。另外，如果地球磁场真的发生反转，那么磁场的减弱应该是十分普遍的现象，而现在只有个别区域出现了明显的磁场减弱迹象，因此目前断定地磁反转的依据并不充分。有的科学家还表示，假如这一天真的到来，相信人类也会有办法对付，比如建造人工磁场等。还有科学家认为，地磁反转其实是漫长过程，地球磁场只会减弱不会消失，在地磁减弱的过程中，地球生物可能会适应地磁变化。
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