20世纪50年代，远洋研究船根据洋底的磁性记录了令人费解的数据。据确定，海底岩石中嵌入的氧化铁带交替指向地理北部和地理南部。这不是第一次发现如此令人困惑的证据。在20世纪初，地质学家发现一些火山岩被磁化的方式与预期相反。但正是20世纪50年代的大量数据促使人们进行了广泛的调查，到1963年，地球磁场反转的理论被提出。从那以后，它一直是地球科学的基础。

地球磁场是如何产生的

地球的磁性被认为是由地球自转引起的地球外核液体的缓慢运动产生的，外核主要由铁组成。就像发电机线圈的旋转产生磁场一样，地球液体外核的旋转产生微弱的电磁场。这个磁场延伸到太空中，使太阳风偏离太阳。地球磁场的产生是一个连续但多变的过程。磁场强度经常变化，磁极的精确位置可能会漂移。真正的磁北并不总是与地理北极相对应。它还可以导致地球整个磁场极性的完全反转。

我们如何测量磁场的变化

液态熔岩硬化成岩石，其中含有铁氧化物颗粒，当岩石凝固时，这些颗粒通过指向磁极与地球磁场发生反应。因此，这些颗粒是岩石形成时地球磁场位置的永久记录。随着新地壳在洋底形成，新地壳的氧化铁颗粒就像微型指南针一样凝固，指向当时磁北极所在的任何地方。研究海底熔岩样本的科学家们可以看到氧化铁颗粒指向意料之外的方向，但要理解这意味着什么，他们需要知道岩石形成的时间，以及它们在液态熔岩中凝固时的位置。

从20世纪初开始，通过辐射分析确定岩石年代的方法就已经存在，因此，确定海底岩石样品的年龄是一件很容易的事情。

然而，人们也知道，海底随着时间的推移而移动和扩散，直到1963年，岩石老化信息才与海底如何扩散的信息结合起来，从而对熔岩凝固成岩石时这些氧化铁颗粒的位置有了明确的了解。

现在广泛的分析表明，地球磁场在过去1亿年中反转了大约170次。科学家们继续对数据进行评估，对于这些磁极性周期的持续时间，以及反转是以可预测的间隔发生还是不规则和意外，存在很大分歧。

什么是因果(the causes and effects)？

科学家们并不知道磁场反转的真正原因，尽管他们在实验室用熔融金属进行的实验中复制了这种现象，这也会自发地改变磁场的方向。一些理论家认为，磁场逆转可能是由有形事件引起的，如板块碰撞或来自大型流星或小行星的撞击，但其他人不相信这一理论。众所周知，在磁场发生逆转之前，磁场强度会下降，而由于我们目前的磁场强度正在稳步下降，一些科学家相信，在大约2000年后，我们将看到另一次磁场逆转。

如果，正如一些科学家所说，在反转发生之前，有一段时间内根本没有磁场，那么对地球的影响就不是很清楚了。一些理论家认为，没有磁场将使地球表面暴露于危险的太阳辐射中，这可能导致全球生命的灭绝。然而，目前还没有可以在化石记录中指出的统计相关性来验证这一点。最后一次逆转发生在78万年前，没有证据表明当时存在大规模物种灭绝。其他科学家认为，磁场在反转期间并没有消失，只是在一段时间内变弱。

尽管我们至少有2000年的时间来思考这个问题，但如果今天发生逆转，一个明显的影响将是通信系统的大规模中断。就像太阳风暴可以影响卫星和无线电信号一样，磁场逆转也会产生同样的效果，尽管程度要明显得多。