從中國發(fā)明指南針以來，人們就已經(jīng)知道地球存在著南北極對稱的磁場。幾千年來，人們對這個磁場的存在習以為常，很少有人對此現(xiàn)象的本質(zhì)做深入的研究。大約在20世紀50年代末，人們發(fā)現(xiàn)地球的磁場可以把太陽風“壓”在一個水滴形的區(qū)域中，稱為磁層。地球的巨大磁場從此開始引起許多人的注意。

傳統(tǒng)的觀點認為，地磁場是由地球內(nèi)部的鐵質(zhì)物質(zhì)形成的。有人甚至十分肯定地說，地球有一個鐵質(zhì)的地核，有許多科普文章也是如此解釋。

這真是無稽之談。

為了說明這一點，我們不妨回顧一下居里夫婦的研究成果。我們現(xiàn)在所見到的鐵磁質(zhì)是鐵的化合物或鐵與其他物質(zhì)的混合物，它們的特性雖然與地磁場極其相似，但絕對不是地磁場的成因。因為居里夫婦的實驗證明，鐵磁質(zhì)在770℃的高溫中磁性會完全消失。在地層深處的高溫狀態(tài)下，鐵會達到并超過自身的熔點而呈現(xiàn)液態(tài)，絕不會形成地球磁場。

法國科學家安培在一百多年前就已揭示了磁現(xiàn)象的電本質(zhì)。事實上，人們早就應該明白地磁場的產(chǎn)生必然是與電現(xiàn)象有本質(zhì)聯(lián)系的。

按照物理學研究的結(jié)果，高溫、高壓環(huán)境中的物質(zhì)，其原子的核外電子會被加速從而向外逃逸；所以，在地核的高溫和高壓環(huán)境中會有大量的電子逃逸出來，從而在地幔間形成負電層。

按照麥克斯韋的電磁理論，可以總結(jié)出這樣一句話：電動生磁，磁動生電。地磁場的產(chǎn)生應該來源于兩個方面：

一是逃逸電子形成的電流；

二是旋轉(zhuǎn)的負電層。

隨著地球的自轉(zhuǎn)，地心逃逸出來的電子在赤道面上運行的軌跡相對于整個空間來說，是旋渦狀的。假如地球是透明的，并且我們從極地向其中看去只能看到電子，那么，呈現(xiàn)在眼中的景象必然是一個巨大的電子氣旋，它必然產(chǎn)生南北極對稱的磁場；地幔負電層隨著地球的旋轉(zhuǎn)，增強了地磁場的對稱性。這兩種作用是相輔相成的，如果沒有逃逸電子，地球的自轉(zhuǎn)速度將會減慢直至停止，這時負電層再強磁場也是微弱的，就像水星的磁場一樣。

然而，這會不會使人們陷入“先有雞還是先有蛋”的困惑之中呢?也就是說，磁場、電流和旋轉(zhuǎn)這三個基本條件中，是哪一個先產(chǎn)生的呢?是什么原因?qū)е铝丝档滤f的“第一次起動”呢?

這個第一次起動，可以理解為第一次激發(fā)(激磁)。這種激發(fā)來源于三個渠道：一是另一顆星體磁場的影響；二是另一顆星體電場的影響；三是撞擊造成的旋轉(zhuǎn)。

只要有這三個條件中的任何一個，軸對稱的磁場和穩(wěn)定的自轉(zhuǎn)就被起動了。在這三個條件中，第一條是最主要的。從多年的實踐來看，地球磁場受到太陽磁場的影響是很大的，地球磁極與南北極不重合的現(xiàn)象，就是太陽磁場對地球的第一次激發(fā)造成的：因為地軸與赤道面存在著一定的傾斜角度。

天文學家發(fā)現(xiàn)，天王星的磁場不是兩極對稱的，而是彎曲的。如果這是真實的，也可以說明它受到了太陽磁場的影響，其原因與它的運行姿態(tài)密切相關(guān)：它是“躺”在公轉(zhuǎn)軌道上運行的，太陽磁場的影響使它的磁場發(fā)生了彎曲。

地核中大量電子的逃逸必然使地核內(nèi)存在定向的電流，這可以用左手定則來判定：讓地磁N極(地理南極)的磁力線穿過手心，拇指指向地球旋轉(zhuǎn)的方向(由西向東)，其余四指所指的方向就是電流的方向。由此可以看出，這個電流的方向是從地表指向地心的。由于電流的方向是電子運動方向的反方向，所以，可證明現(xiàn)階段正有電子從地球深處向外逃逸。地球內(nèi)部的磁場根據(jù)右手定則來判斷，是個兩端開口的橢圓蛋殼形狀。

但是，地球內(nèi)外擠壓的過程不是永恒的，擠壓的結(jié)果是達到原子核間斥力和正負電場引力的平衡。當擠壓過程結(jié)束時，電流消失，自轉(zhuǎn)驅(qū)動力會消失，地磁場也將消失；太陽發(fā)射出來的各種射線會直達地表，密集的正電粒子對電子的中和作用將進一步增強，使地幔層的電子減少，負電場減弱。這必然使地心的壓力減小，溫度下降，地核開始膨脹，地表引力將會變小，地球的“腰圍”也必然會變粗。當?shù)睾说某饬φ加薪^對優(yōu)勢時，地球?qū)M入較長的膨脹期，地幔層的電子會回流至地心。如果此時地球仍存在一定的自轉(zhuǎn)慣性，那么，地磁場的方向會發(fā)生變換；如果此時的地球已完全停止自轉(zhuǎn)，那么，很有可能是磁場的方向不變而改變的是自轉(zhuǎn)的方向。因此，有兩種結(jié)果產(chǎn)生：要么地磁反轉(zhuǎn)，要么自轉(zhuǎn)反向。

地磁反轉(zhuǎn)學說對此提供了可靠的依據(jù)。近年來，許多地質(zhì)學家一致認為在過去的7600萬年中，地磁至少反轉(zhuǎn)過171次，因為許多國家已經(jīng)從地質(zhì)勘測中查到了地磁反轉(zhuǎn)的證據(jù)。

法國和美國的科學家通過鈹10分析法，證實了地磁場發(fā)生過逆轉(zhuǎn)。地球上的鈹元素都是以穩(wěn)定的鈹9存在的，如果有鈹10存在則與地磁場消失有關(guān)：地磁消失時，磁層和電離層消失，宇宙射線中的高能粒子會直達地表；在它們的轟擊下，氮、氧等元素會發(fā)生裂變反應，產(chǎn)生鈹7和鈹10；鈹7的半衰期很短，會很快消失，而鈹10的半衰期卻很長，找到鈹10就等于找到了磁極反轉(zhuǎn)的證據(jù)。20世紀70年代，科學家在大西洋海底4700余米深處發(fā)現(xiàn)了較高濃度的鈹10，其對應的地質(zhì)年代為70萬年前，從而證實在70萬年前有過一次地磁反轉(zhuǎn)。

烏克蘭的專家們也探測到，地球磁通量數(shù)值在最近200年里大大減小，如果按現(xiàn)在的速度遞減。再過1000年地球的磁通量將降至零。

英國地質(zhì)觀察中心的阿蘭·湯普森教授指出，地球磁場在歷史上不止一次地消失過，地球磁極的變換是這種現(xiàn)象的結(jié)果。有的科學家推斷，地磁場發(fā)生逆轉(zhuǎn)前，磁力急劇減弱，直至消失，其后約需1萬年時間磁力強度才逐漸恢復，但磁極方向卻完全相反了。

這真是一項重大發(fā)現(xiàn)?？梢钥隙?，地磁變換的周期將越來越長，直到最終停止。這時，地球?qū)⒊蔀橐活w死行星。

如果仔細分析地磁產(chǎn)生的原因，人們就會明白，磁極變換和電子運動方向的改變是密不可分的兩個現(xiàn)象，而這個過程是個耗能的過程，周期逐漸變長顯然是不奇怪的。總有一天，這個過程會完全終止，而地球也會變成一顆沒有電磁活動的死行星。

對于人類和所有生物來說，地磁變換是災難性的。地磁消失后，太陽的各種射線都會直達地表，強烈的輻射會使動植物發(fā)生變異生長。當?shù)卮抛儞Q后，地球內(nèi)電子回流的速度遠遠超過擠壓時的逃逸速度，而且電流強度也比逃逸電流的強度大得多，這使地磁場的磁通量增加至現(xiàn)階段的幾倍甚至幾十倍；較強的電流和磁場會給地球自轉(zhuǎn)以強大的動力，地球?qū)⒁詷O快的速度自轉(zhuǎn)，地殼會被離心力扯裂，地球的體積將增加至現(xiàn)階段的數(shù)倍甚至數(shù)十倍。

由于負電場力的減弱，地球在太陽磁場中受到的洛侖茲力將會減弱。磁極反轉(zhuǎn)使地球磁場與太陽磁場相排斥，它的公轉(zhuǎn)軌道將向日外偏離，它有可能加入外行星的行列，而成為類木行星。這種現(xiàn)象將維持到下一次磁極變換。

因此，地球磁極的變換是人類面臨的最大的威脅。