地球磁场在保护人类免受有害辐射和地磁活动影响方面发挥着重要作用，这些辐射和活动可能会影响卫星通信和电网的运行。而且，地球磁场是会移动的。
科学家研究并追踪了磁极的运动数百年. 这些极点的历史运动表明全球几何形状的改变地球磁场的变化。它甚至可能预示着磁场反转的开始——南北磁极之间的“翻转”。
我是一名物理学家研究行星与太空相互作用的人。虽然北极移动一点点不是什么大问题，但逆转可能会对地球气候和我们的现代技术产生重大影响。但这些逆转不会瞬间发生。相反，它们发生在数千年来。
磁场产生
那么地球周围的磁场是如何产生的呢？
磁场是由移动电荷. 使电荷在其中轻松移动的材料是被称为指挥家金属是导体的一个例子——人们用它将电流从一个地方传输到另一个地方。电流本身只是通过金属移动的负电荷，称为电子。这种电流产生磁场。
导电材料层可以在地球的液态铁核。电荷流在整个地核中流动，液态铁也在地核中移动和循环。这些运动产生了磁场。
地球并不是唯一拥有磁场的行星——像木星这样的气态巨行星也拥有导电金属氢层产生磁场。
这这些导电层的运动行星内部会产生两种类型的磁场。较大的运动，例如行星的大规模旋转，会产生具有北极和南极的对称磁场——类似于玩具磁铁。
这些导电层可能会出现一些局部不规则运动，原因是局部湍流或者不遵循大规模模式的较小流动。这些不规则现象将表现为行星磁场的一些小异常或磁场偏离完美偶极子场的地方。
磁场的这些小规模偏差实际上可以导致变化随着时间的推移，大规模场的磁场会发生改变，甚至可能完全逆转偶极场的极性，北极变成南极，反之亦然。磁场上的“北”和“南”的标识指的是它们的相反极性——它们与地理上的南北极无关。
地球磁层，一个保护气泡
磁层在保护人类方面发挥着重要作用。它屏蔽和偏转破坏性的高能辐射，宇宙射线辐射，它是在恒星爆炸中产生的，并在宇宙中不断移动。磁层还与太阳风，这是从太阳发出的一股磁化气体流。
磁层和电离层与磁化太阳风的相互作用产生了科学家所说的太空天气。通常情况下，太阳风比较温和，几乎没有太空天气。
然而，有时太阳会抛射出巨大的磁化气体云，称为日冕物质抛射进入太空。如果这些日冕物质抛射到达地球，它们与磁层的相互作用可以产生地磁暴. 地磁暴可以创造极光，当一股高能粒子流撞击大气层并发光时就会发生这种现象。
在太空天气事件中，更危险的辐射靠近地球。这种辐射可以可能损害卫星和宇航员。太空天气还会通过超载损坏大型导电系统，如主要管道和电网这些系统中的电流。
太空天气事件还会干扰卫星通信和GPS 操作，许多人都依赖它。
场地翻转
科学家绘制并追踪总体形状和方向利用对地球磁场方向和强度的局部测量，最近，模型。
北磁极的位置已出动自 1831 年首次测量以来，地球的移动速度已增加约 600 英里（965 公里）。近年来，地球的移动速度已从每年 10 英里增加到每年 34 英里（16 公里增加到 54 公里）。这种加速可能预示着磁场反转的开始，但科学家无法仅凭不到 200 年的数据就做出判断。
地球磁场反转的时间尺度为10万至100万年科学家可以通过以下方式判断磁场反转的频率：观察火山岩在海洋中。
这些岩石捕捉方向和强度岩石形成时，地球磁场的变化情况就很明显了，因此测定这些岩石的年代可以很好地了解地球磁场是如何形成的随着时间的推移而演变。
从地质学角度看，磁场反转发生得很快，但从人类角度看，反转发生得较慢。一次反转通常需要几千年的时间，但在此期间，磁层的方向可能会发生变化，展示更多地球宇宙辐射。这些事件可能改变臭氧浓度在大气中。
科学家无法准确预测下一次磁场反转何时发生，但我们可以继续绘制和追踪地球磁北极的运动。
奥弗·科恩，物理学和应用物理学副教授，马萨诸塞大学洛厄尔分校
