著者：K
當您手拿「指南針」或者開啟手機使用指南針功能時，相信很多人都會有這樣一個疑問，那就是「指南針」為什麼會一直指向南方·South。
古代的人對這個奇怪的現象同樣也是感到非常疑惑的，然而在科學的求證當中，第一個用科學的聲音對「指南針」為什麼會指向南方作出解釋的人是英國的一位醫生，他就是
吉爾伯
（1544～1603），這一年正好是1600年。
吉爾伯
在晚年的時候提出了著名的「地磁場理論」，這個理論的概念確立了地磁場與地球的關係，地球的本體是一個巨大的磁鐵，它的兩極和地理兩極相重合，北磁極位於地球的南方區域，相反的南磁極位於地球的北方區域，正是地球本體的大磁場吸引著磁針一直始終指向於南方原因。同時「地磁場理論」還隱含著一個重要的資訊，那就是：地磁場不僅僅存在於地球外部，在地球的內部就已經擁有了地磁場，創造出地磁場的位置就是地球的核心區域。
著名的數學家
高斯
（1777年4月30日-1855年2月23日）在1893年發表的著作《地磁力的絕對強度中》提到創立描繪地磁場的數學方法，但是這個用數學語言描述的地磁場假設的條件必須是地磁起源自於地球的內部，這樣測量地磁場的強度資料才有意義，同時使得地磁場的測量和起源研究都可以用數學理論來表示，但
高斯
所表達的僅僅是一種概念上的理論，並沒有從本質上闡明地磁場的起源。
【第一章節：地磁場的起源假說一共有兩大類】
目前的地質學家已掌握了地磁場的變化規律與分佈，但是關於地磁場如何起源的問題，科學家卻一直沒有總結出一個令人滿意的答案。迄今這止，有關地磁場如何起源的假說一共有兩大類：
第一類假說——以現有的物理學理論為依據、
第二類假說——地球存在著不同於現在已知理論的特殊規則、
第一類假說
第一類假說的典型代表是「旋轉電荷假說」，這個假說假定地球上的異性電荷是等量存在的，異性電荷其中的一種分佈在地球的內部，與異性電荷相反的電荷則分佈在地球的表面，在地球的自轉運動過程中電荷也跟著一起旋轉了起來，旋轉的電荷導致了磁場的產生，「旋轉電荷假說」可以很自然地透過電與磁的關係解釋地磁場的成因，但是這個假說本身卻有著一個非常致命的缺陷。
「旋轉電荷假說」不能確立的原因：
首先，「旋轉電荷假說」無法解釋地球內部與表面的電荷是透過什麼樣的物理過程分離出來的。
其次，地球本體負載的電荷是非常少的，因此這些電荷所產生的地磁場是很微弱的，理論的計算結果和實際的計算結果存在著很大的差異，要想達到目前地球的地磁場強度，地球本體負載的電荷儲量需要提高1億倍。
同樣屬於第一類假說的「地磁場假說」，這個假說是以地核為前提條件的，
弗蘭克
在這個假說中提及了「發電機效應理論」，
弗蘭克
指出形成地核中的電流是位於地核區域的金屬物質在磁場中做旋轉運動時透過感應的方式產生的，電流自身形式的場就是連續不斷的再生磁場，這種情況就好比發電機的工作原理一樣，
弗蘭克
所建立的「地磁場假說」模型闡述了地磁場的再生過程是如何現實的，同時也解釋了地磁場的強度同樣可以用數學的語言來表達，但是這個假說同樣也有缺陷。
「地磁場假說」不能確立的原因：
首先，在應用「發電機效應」模型時很難用物理學的角度來解釋地核中的電路是如何透過圓形迴路而閉合的。
其次，這個模型沒有把電流會對渦旋運動產生反作用的因素考慮進去，因為平行赤道面的平面內是不允許有渦旋運動分佈的。
第一類假說總結：
目前屬於第一類假說的「地磁場假說」、「霍爾效應假說」、「旋轉電荷假說」「漂移電流假說」以及「熱力效應假說」，但是以上這些假說都存在缺陷，都不能從科學的角度闡述地磁場的奇異特性
。
第二類假說
關於地磁場如何起源的第二類假說，最具有代表性的是英國物理學家
布萊克特
（1897年11月18日生於倫敦，卒於1974年7月13日）1947年提出的「重物旋轉假說」，
布萊克特
指出任何一個旋轉的物體都帶有磁距，磁距與旋轉的物體是否攜帶著電荷沒有任何關係。「重物旋轉假說」的概念是：地球和地球以外的天體的磁場都是在旋轉的過程中產生的，所有星體的磁場都是在旋轉的時候自然產生的，這就好比前文所提及的「旋轉電荷假說」所闡述的那種機制，旋轉中的電荷會產生磁場一樣，但是「重物旋轉假說」在天文觀測量和實驗驗證這兩方面都是不可逾越的鴻溝。
「重物旋轉假說」
不能確立的原因：
實驗驗證方面：在目前的所有觀測物件當中，並沒有儀器捕捉到旋轉的物體會自主產生磁效應的現象。
天文觀測量方面：所有的地外星體觀測結果都表明，宇宙中的每一顆星體的磁場分佈情況都表現得十分複雜，以目前的理論根本無法證明·星體的旋轉與磁場的產生這兩者之間存在著的必然相關關係。
第一章節·總結
目前所有有關地磁場如何起源的問題，科學界依然是處於不停探索與爭鳴的階段，因為直到今天仍然沒有一個
既能對地磁場的起源作出合理的解釋，還能經受科學角度驗證的起源假說理論
，因此地磁場起源的問題至今依然是一個未解之謎。
【第二章節：地磁場磁極的易位】
法國地球物理學家
布容
（Bernard·Bruhnes）1906年前往法國的司馬伕中央山脈地區，
布容
對這片區域的火山岩進行考察時有了驚人的發現，因為這裡的火山岩所攜帶的磁性正好與磁場的磁極方向相反。隨著後來的研究越來越多也越來越深入，科學家發現除了司馬伕中央山脈地區的火山岩以外，其它地區也發現了岩石所攜帶的磁極也有與磁場的磁極方向相反的現象，最終科學界達成了一致——
地球的磁場並不是一直亙古不變的，位於地球南方區域的北磁極會易位到北方區域。相反地，位於地球北方區域的南磁極會易位到南方區域
，以上所描述的就是物理上著名的「磁極倒轉現象」。
科學家在研究地球的歷史過程中發現磁極倒轉的現象不止發生過1次，在短短的450萬年這個時間段裡就曾經發生過4次磁極倒轉，地磁場方向相異的時間分隔線分別是：
布容正向期——現在至75萬年前，這個時期的地磁場方向與今天的地磁場方向一致。
松山反向期——75萬年至253萬年前，這個時期的地磁場方向與今天的地磁場方向相反。
高斯正向期——253萬年到330萬年前，這個時期的地磁場方向與今天的地磁場方向一致。
吉爾伯反向期——330萬年到450萬年前，這個時期的地磁場方向與今天的地磁場方向相反。
然而在各個磁性時期中，地磁場的方向也並不是始終保持在磁性向期狀態中的，有時候也會發出現的短暫性極性倒轉的現象，物理學稱這種現象為「短暫性磁性倒轉事件」。
舉例說明：
在布容正向期的時間段裡就發生過“V帶”和“X帶”的短暫性極性倒轉反向事件、
在松山反向期的時間段裡就發生過“吉爾賽”、“賈拉米洛”短暫性極性倒轉正向事件、
以上兩個例子發生的時間是比較接近現代的，然而相比地球46億歲的年齡，比松山反向期更為古老的地質歷史時期裡，其中也一定發生過很多次「短暫性磁性倒轉事件」，只不過是由於這些事件發生的年代距離現在太過於遙遠了，因此以目前的科學技術水平無法對事件的具體發生時間進行確定性的鑑定。
圖片來源於網路
【K·結語】
在編輯本文結語的前一天晚上，我還特意查閱了一些有關
地磁場為什麼會發生磁極易位現象
的相關資料，其中有一些資料讓我感到是有一點科學依據的。
早在45億年前，地球正處於熔融的狀態中，這個時期的地球被一顆與火星體積相當的星體撞擊了，這次猛烈的撞擊使得地球在外力的作用下加快了自轉的速度，從而導致地球內部的熱核產生電流並最終形成了磁場，同時在這次的撞擊過後地球也得到了作為撞擊的副產品——月球。5億年之後，也就是40億年前地球又被一顆“不講武德”的巨大隕石猛烈撞擊了，這次撞擊的結果促使了地球內部的磁場不由自主地對調了。
從地球形成的之後，地球就一直在太陽以及其他天體的引力作用下圍繞著太陽旋轉，但是太陽系本來又是銀河系裡的一小部分，因為銀河系自身也擁有一個龐大的磁場，這個更大的磁場會對地球的磁場產生一些直接影響，從而促使地球的磁性會像羅盤中的指南針一樣，隨著銀河系磁場的方向而不斷地變化。
