地球的磁场并非亘古不变，它的南北磁极曾经对换过位置，即地磁的北极变化成地磁的南极，而地磁的南极变成了地磁的北极，这就是所谓的“磁极倒转”。
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。
人们在世界各地记录当地的地磁场方向和强度；后来科学家们又发现在火山熔岩和大陆与海底的地质沉积物当中，能够找到更加久远的历史上的地磁记录。所有这些数据都告诉我们，地球磁场的空间分布非常复杂，反映了它的产生机制也非常复杂，绝不是可以简单地想象为由一根南北向的磁铁棒所发出的；而地磁场的方向与强度在漫长的历史当中随着时间而发生的变迁，也是充满了未解之谜。
地球磁极变化最激动人心的一幕是“磁极倒转”事件。在地球演化史中，“磁极倒转”事件经常发生。仅在近450万年里，就可以分出4个磁场极性不同的时期。有2次和现在基本一样的“正向期”，有2次和现在正好相反的“反向期”。而且，在每一个磁性时期里，有时还会发生短暂的磁极倒转现象。
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54亿年前的中寒武纪，是反向磁性为主的时期；从中寒武世到约38亿年前的中泥盆纪，是正向磁性为主的时期；中泥盆纪到约07亿年前的白垩纪末，还是以正向极性为主；白垩纪末至今，则是以反向极性为主。
磁极倒转
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地乱转，一会儿指南，一会儿指北。
地球为什么有磁场？磁场又为什么会反转？
较为流行的解释是：地球是一个巨大的“发电机”。
大多数人认为，指北针当然指向北方。数千年以来，水手依靠地球磁场来导航；而鸟类和其他对磁场敏感的动物已经应用这个方法有更长一段时间了。说来奇怪，地球的磁极并不是一直都指向现在的方向。
矿物可以记录过去地球磁场的方向，人们利用这一点，发现在地球46亿年的生命史中，地磁的方向已经在南北方向上反复反转了好几百次。
不过，在最近的78万年内都没有发生过反转——这比地磁反转的平均间隔时间25万年要长了许多。更有甚者，地球的主要地磁场自从1830年首次测量至今，已经减弱了近10％。这比在失去能量来源的情况下磁场自然消退的速度大约快了20倍！下一次地磁反转即将来临吗？
一些地球物理学家认为，地球磁场变化的原因来源于地球中心的深处。地球像太阳系里的其他某些天体一样，是通过一个内部的发电机来产生自己的磁场。
从原理上，地球“发电机”和普通发电机一样工作，即由其运动部分的动能产生电流和磁场。发电机的运动部分是旋转的线圈；行星或恒星内部运动部分则发生在可导电的流体部分。在地心，有着6倍于月球体积的巨大钢铁融流海洋，构成了所谓的地球发电机。
我们探究磁场如何反转之前，需要了解是什么驱动着地球发电机。在20世纪40年代，物理学家就公认：3个基本条件对产生任何的行星磁场是必需的，并且自那以后的其他发现都是建立在这一共识之上。
（1）第一个条件是：要有大量的导电流体——地球地心的外核是富含铁的流体。这个临界层包裹着一个几乎纯铁的固态地心内核，深埋在厚重的地幔和极薄的大陆、海洋地壳之下。距离地表的深度约2900千米。地壳和地幔重量带来的极大负荷，造成了地核内的平均压力是地表压力的200万倍。此外，地心的温度也同样极端——大约为6000℃，和太阳表面的温度相近。
（2）这些极端的环境条件，构成了行星发电机的第二个条件：驱动流体运动的能量来源。驱动地球发电机的能量，部分是热能，部分是化学能——两者都在地心深处造成浮力。就像一锅在火炉上熬着的汤一样，地心的底部比顶部热。这意味着地心底部较热的、密度较低的铁趋向于上升，就像热汤里的水滴。当这些流体到达地心顶部时，会由于碰到上覆的地幔而丧失部分热量。于是液态铁会冷却、密度变得比周围的介质高，从而下沉。这个通过流体的上升和下降来自自下而上传递热量的过程称为热对流。
曾任职于美国加州大学洛杉矶分校的StanislavBraginsky，在20世纪60年代指出过，热量从地心上部的外核逸出也会导致地心固态内核体积的膨胀，产生两种另外的浮力来源来驱动对流。
当液体的铁在固态内核的外部凝固成晶体时，潜在的热量——结晶热会作为副产品被释放出来。这些热量有助于增强热浮力。此外，密度较低的化合物（如硫化铁和氧化铁）被内核的结晶体排出并穿过外核上升，也会加强对流。
（3）行星要产生自维持的磁场，还需要第三个条件：旋转。地球的自转通过科里奥效应使地心内上升的流体偏转，就像我们在气象卫星影像上看到的洋流和热带风暴被科里奥效应扭曲成熟悉的漩涡状一样。在地心中，科里奥力使上涌的流体偏转，沿着螺旋形的轨迹上升，仿佛沿着松弛弹簧的螺旋状金属线运动。
地球有着一个富含铁的液态地心能够导电，有足够的能量驱动对流，有科里奥力使对流的流体偏转，这些是地球发电机能够维持它本身数十亿年的主要原因。但科学家需要更多证据来回答磁场的形成和为什么随着时间的推移会改变极性等令人迷惑的问题。
电影《后天》剧照
根据卫星测量数据外推至地心—地幔边界的地球磁场的等高线图显示大部分磁通量是在南半球穿出地心，在北半球进入地心。但是在少数特殊区域，确实出现了相反的情况。这些反向通量带在1980~2000年之间增长和扩张；如果它们覆盖了两极，接着就会发生极性反转。
地球磁场变化会对人类构成威胁。在电影《后天》中我们曾看到这样的镜头，群鸟迅速迁徙甚至一头撞向墙壁，大如拳头的冰雹砸向四处躲避的人群。电影为我们真实地展示了地球磁场易位对人类的危害。
如果磁极倒转……会有一段时间，地球完全没有磁场。大家担心的“地球翻转”，是不会发生的，但是仅仅“没有磁场”，就足够恐怖了。
（1）低纬度人造卫星在太阳风吹打下会被摧毁。人类通讯瘫痪。
（2）由于生物定向能力失去，导致生物大灭绝。
（3）失去地磁场保护，地球暴露在宇宙射线、太阳粒子辐射下，将会对地球气候、人类生命产生致命影响。有科学家甚至认为，存在古人类文明，由于磁极倒转覆灭了。
但是，科学家还没有悲观。他们一方面在监控，另一方面在研究。希望将来能研发出控制地球磁场的仪器。地球是我们的家园，不能随随便便放弃它。
地球诞生以来，地球磁场不但改变方向，而且经常倒转。螃蟹是一种对磁场十分敏感的动物，面对着磁场不断变化的情况，它不得不采取一种折中的办法，以不变应万变，既不向前走也不向后走，而是横着走。地球的倒转对这种老资格的动物来说，就没有什么影响了。知识点地质时期地质时期，地球形成以来的漫长时期，一般以最古老的岩石记录作为开始的依据。由于目前已经发现地球上最老的地层同位素年龄值约46亿年左右。因此，一般以46亿年为界限，将地球历史分为两大阶段，46亿年以前阶段称为天文时期或前地质时期，46亿年以后阶段称为地质时期。
