地球的磁場像一個看不見的力場一樣包圍著我們的星球 - 透過偏轉帶電粒子來保護生命免受有害的太陽輻射。這個領域遠遠不是一成不變的，而是不斷在改變。
事實上，我們星球的歷史至少包括數百次全球磁反轉，即南北磁極交換位置。那麼下一場何時發生以及它將如何影響地球上的生命？
在反轉期間，磁場不會為零，而是呈現較弱且更複雜的形式。
它可能會跌至強度為當今10%，且磁極位於赤道，甚至同時存在多個「北」和「南」磁極。
地磁反轉平均每百萬年發生幾次。然而，逆轉之間的間隔非常不規則，可達數千萬年。
還可能存在暫時且不完全的逆轉，稱為事件和偏移，其中磁極遠離地理極點 - 甚至可能穿過赤道 - 然後返回到原來的位置。
最後一次完全逆轉，Brunhes-Matuyama，發生在大約 78 萬年前。
暫時的逆轉，拉尚事件，發生在大約 41,000 年前。它持續了不到 1000 年，而實際的極性變化持續了大約 250 年。
停電還是大規模滅絕？
反轉期間磁場的變化將削弱其屏蔽效應，從而導致地球表面及其上方的輻射水平升高。
如果這種情況發生在今天，到達地球的帶電粒子的增加將導致衛星、航空和地面電力基礎設施面臨更大的風險。
由異常大的太陽能噴發與我們的磁場相互作用驅動，讓我們預嚐了磁屏蔽減弱的情況。
2003年，所謂的萬聖節風暴導致瑞典當地電網停電，需要改變航班航線以避免通訊中斷和輻射風險，並擾亂了衛星和通訊系統。
但與最近發生的其他風暴相比，這場風暴的規模較小，例如1859 年卡林頓事件，它引起了遠至加勒比海以南的極光。
大風暴對當今電子基礎設施的影響尚不完全清楚。
當然，任何沒有電力、暖氣、空調、GPS 或網路的時間都會產生重大影響；大規模停電可能導致經濟混亂每天數百億美元。
就地球上的生命以及逆轉對我們物種的直接影響而言，我們無法明確預測會發生什麼，因為在上次完全逆轉時現代人類還不存在。
多項研究嘗試將過去的逆轉與大規模滅絕聯繫起來- 暗示了一些長期火山活動的逆轉和事件可能是由一個共同的原因所驅動的。
然而，沒有證據表明任何即將發生的災難性火山活動，因此，如果磁場確實相對快速地逆轉，我們可能只需要應對電磁影響。
我們確實知道許多動物物種都有某種形式的磁接收使它們能夠感知地球磁場。
他們可能會用它來協助遷徙過程中的長距離導航。但目前尚不清楚這種逆轉可能會對這些物種產生什麼影響。
顯而易見的是，早期人類確實成功地度過了拉尚事件，而且生命本身也經歷了地質記錄中所證明的數百次完全逆轉。
我們可以預測地磁反轉嗎？
一個簡單的事實是，我們「早該」發生全面逆轉，而且地球磁場目前正以每世紀 5% 的速度減少，已引發建議未來 2000 年內，磁場可能會逆轉。
但確定確切的日期 - 至少目前 - 將很困難。
地球的磁場是在地球的液態核心內透過鐵水的緩慢攪拌而產生的。就像大氣和海洋一樣，它的運動方式也受到物理定律的控制。
因此，我們應該能夠透過追蹤這種運動來預測“核心的天氣”，就像我們可以透過觀察大氣和海洋來預測真實的天氣一樣。
逆轉可以比作核心中的一種特定類型的風暴，其中的動力學和磁場會變得混亂（至少在短時間內），然後再穩定下來。
儘管我們生活在大氣層中並直接觀察大氣層，但預測幾天之後的天氣是很困難的，這是眾所周知的。
然而，預測地核的難度要大得多，主要是因為它埋在 3,000 公里的岩石下面，因此我們的觀測結果是有限且間接的。
然而，我們並不是完全盲目：我們知道核心內部材料的主要成分，而且它是液體。
由地面觀測站和軌道衛星組成的全球網路也可以測量磁場的變化，這使我們能夠深入了解液體核心的移動情況。
最近發現了一個急流核心內突顯了我們不斷發展的獨創性以及不斷增強的測量和推斷核心動態的能力。
結合數值模擬和實驗室實驗來研究地球內部的流體動力學，我們的認知正在快速發展。
能夠預測地核的前景也許並不是遙不可及。
菲爾·利弗莫爾，地球物理學副教授，利茲大學和喬恩·蒙德，地球物理學副教授，利茲大學
