地球的磁场像一个看不见的力场一样包围着我们的星球 - 通过偏转带电粒子来保护生命免受有害的太阳辐射。这个领域远不是一成不变的，而是在不断变化。
事实上，我们星球的历史至少包括数百次全球磁反转，即南北磁极交换位置。那么下一场何时发生以及它将如何影响地球上的生命？
在反转期间，磁场不会为零，而是呈现更弱且更复杂的形式。
它可能会跌至强度为当今10%，并且磁极位于赤道，甚至同时存在多个“北”和“南”磁极。
地磁反转平均每百万年发生几次。然而，逆转之间的间隔非常不规律，可达数千万年。
还可能存在暂时且不完全的逆转，称为事件和偏移，其中磁极远离地理极点 - 甚至可能穿过赤道 - 然后返回到原来的位置。
最后一次完全逆转，Brunhes-Matuyama，发生在大约 78 万年前。
暂时的逆转，拉尚事件，发生在大约 41,000 年前。它持续了不到 1000 年，而实际的极性变化持续了大约 250 年。
停电还是大规模灭绝？
反转期间磁场的变化将削弱其屏蔽效应，从而导致地球表面及其上方的辐射水平升高。
如果这种情况发生在今天，到达地球的带电粒子的增加将导致卫星、航空和地面电力基础设施面临更大的风险。
由异常大的太阳能喷发与我们的磁场相互作用驱动，让我们预尝了磁屏蔽减弱的情况。
2003年，所谓的万圣节风暴导致瑞典当地电网停电，需要改变航班航线以避免通信中断和辐射风险，并扰乱了卫星和通信系统。
但与最近发生的其他风暴相比，这场风暴的规模较小，例如1859 年卡林顿事件，它引起了远至加勒比海以南的极光。
大风暴对当今电子基础设施的影响尚不完全清楚。
当然，任何没有电、暖气、空调、GPS 或互联网的时间都会产生重大影响；大范围停电可能导致经济混乱每天数百亿美元。
就地球上的生命以及逆转对我们物种的直接影响而言，我们无法明确预测会发生什么，因为在上次完全逆转时现代人类还不存在。
多项研究尝试将过去的逆转与大规模灭绝联系起来- 暗示了一些长期火山活动的逆转和事件可能是由一个共同的原因驱动的。
然而，没有证据表明任何即将发生的灾难性火山活动，因此，如果磁场确实相对较快地逆转，我们可能只需要应对电磁影响。
我们确实知道许多动物物种都有某种形式的磁接收使它们能够感知地球磁场。
他们可能会用它来协助迁徙过程中的长距离导航。但目前尚不清楚这种逆转可能会对这些物种产生什么影响。
显而易见的是，早期人类确实成功地度过了拉尚事件，而且生命本身也经历了地质记录中所证明的数百次完全逆转。
我们可以预测地磁反转吗？
一个简单的事实是，我们“早该”发生全面逆转，而且地球磁场目前正以每世纪 5% 的速度减少，已引发建议未来 2000 年内，磁场可能会发生逆转。
但确定确切的日期 - 至少目前 - 将很困难。
地球的磁场是在地球的液态核心内通过铁水的缓慢搅拌而产生的。就像大气和海洋一样，它的运动方式也受到物理定律的控制。
因此，我们应该能够通过跟踪这种运动来预测“核心的天气”，就像我们可以通过观察大气和海洋来预测真实的天气一样。
逆转可以比作核心中的一种特定类型的风暴，其中的动力学和磁场会变得混乱（至少在短时间内），然后再稳定下来。
尽管我们生活在大气层中并直接观察大气层，但预测几天之后的天气是很困难的，这是众所周知的。
然而，预测地核的难度要大得多，主要是因为它埋在 3,000 公里的岩石之下，因此我们的观测结果是有限且间接的。
然而，我们并不是完全盲目：我们知道核心内部材料的主要成分，并且它是液体。
由地面观测站和轨道卫星组成的全球网络也可以测量磁场的变化，这使我们能够深入了解液体核心的移动情况。
最近发现了一个急流核心内突显了我们不断发展的独创性以及不断增强的测量和推断核心动态的能力。
结合数值模拟和实验室实验来研究地球内部的流体动力学，我们的认识正在快速发展。
能够预测地核的前景也许并不是遥不可及。
菲尔·利弗莫尔，地球物理学副教授，利兹大学和乔恩·蒙德，地球物理学副教授，利兹大学
