行星磁极的翻转似乎周期性地发生，并且以某种可预测的间隔发生。但是，这是什么意思？下一次地磁反转会随时发生吗？如果是这样的话，我们应该担心吗？
行星磁极的翻转听起来像是灾难片的情节，但它似乎周期性地发生，并且以某种可预测的间隔发生。事实上，在过去 2000 万年左右的时间里，地球的磁场每 20 万到 30 万年翻转一次——尽管自上一次以来，它的时间已经超过两倍多。
但是，这是什么意思？下一次地磁反转会随时发生吗？如果是这样的话，我们应该担心吗？
什么是地球磁场？
地球的磁场是起源于地核的磁场。地球之所以有磁场，是因为它的固体铁核被热的液态金属海洋包围，在移动时会产生电流。
地球中熔化的导电流体不断移动。地核非常热，超过 9,000°F (5,000°C)，甚至比太阳的外层还要热，而这种热量会驱动外核中的对流。熔融外核围绕固体铁内核的不断运动，通过发电机效应产生磁场， 并延伸到地球周围的空间。
磁场保护地球免受太阳风的影响，这就是地球上生命得以存在的原因。
太阳风充满了带电粒子、磁云和辐射，这会严重 破坏任何可能存在的生命。地球的磁场或磁层充当 屏蔽，偏转和 重定向太阳风。
事实上，当太阳风猛烈撞击磁层时，它会产生北极光，即极地的北极光和南极光。当来自太阳的带电粒子撞击地球大气中的原子时，电子会移动到更高能量的轨道上。当电子返回到较低能量的轨道时，它会释放出一个光粒子或光子。
来自太空的南极光。资料来源：美国宇航局
地球磁场继续产生磁极，磁极位于地理两极附近，但并不完全“在”地理两极上。例如，2015 年，地磁北极位于加拿大埃尔斯米尔岛，而地理北极仍位于地球的“中心”，相距约 310 英里（500 公里）。
这是因为地极不会随着时间真正移动，但地磁极会。地球的磁场不是 100% 稳定的，由于磁场强度的变化，两极可以迁移，直到它们最终“交换位置”——北极变成南极，反之亦然。这就是所谓的磁逆转，根据一些消息来源，这个过程可以持续长达 28,000 年。
地磁反转的影响
地球上一次磁极翻转发生 在大约 42,000 年前 ，并伴随着磁场减弱，据信这在冰川期末期引起了全球环境危机。这种短暂的磁反转被称为拉尚偏移，因为该事件的第一个证据是在 1960 年代在法国地块中部的拉尚熔岩流中发现的。
拉尚事件期间地球磁场严重减弱造成的臭氧层破坏可能导致天气模式发生剧烈变化。反过来，这些变化可能导致大多数巨型动物物种甚至尼安德特人的灭绝。
然而，磁场翻转的其他实例似乎并未伴随植物或动物生命的任何剧烈变化。事实上，考虑到磁场随时间翻转的频率（估计在过去 30 亿年中至少有数百次），该事件不太可能影响地球上生命的生存能力。
来源：图像编辑器/ Flickr
在拉尚偏移期间， 北极在北美徘徊，然后迅速穿过太平洋到达南极洲。北极在南极洲停留了大约 400 年，然后迅速通过印度洋返回北极。然而，这些变化伴随着磁场减弱，低至今天强度的 6%。
臭氧层遭到严重破坏，生物比以往任何时候都更直接地暴露在有害的紫外线下。极端气候变化和自然灾害也被认为在这一时期发生过。
尽管听起来很可怕，但许多科学家认为，这种世界末日情景极为特殊。虽然没有人能确保地球历史上不会再发生类似的事情，但当磁反转发生数千年时，通常总是如此，对地球的影响就不那么明显了。
但是， 正如美国宇航局指出的那样， 地球磁场一直在减弱和增强，但没有迹象表明它曾经完全消失。较弱的磁场肯定会导致地球上太阳辐射的增加，但地球厚厚的大气层也提供了抵御太阳风的保护。磁场必须大大减弱，就像在拉尚远偏移期间一样，才能产生如此毁灭性的影响。在这种情况下，我们患癌症的风险更高，因为进入地球的辐射量更高。
根据空间研究员丹尼尔贝克的说法，由于辐射，地球的某些部分可能变得无法居住。就人类健康而言，癌症并不是未经过滤的辐射的唯一副作用。还有几种程度的辐射中毒和辐射诱发的突变可能导致其他疾病。
此外，基于地球磁场的导航系统需要重新校准，否则依赖它们的导航系统就会迷路。当磁场重新排列时，指南针、飞机和迁徙动物都会迷失方向。如果重新调整发生得很慢，他们可能有时间适应。如果突然重新调整，这可能导致大规模灭绝。
众所周知，较弱的磁场可能会影响电网和通信。目前，卫星和航天器在穿过南大西洋异常区 (SAA) 时会出现问题，该地区位于南美洲和南非之间，地球磁场比地球上其他任何地方都弱。
2020 年南大西洋异常
截至 2020 年的地球磁场强度，由 ESA 的 SWARM 卫星星座测量。 资料来源： Christopher C. Finlay、Clemens Kloss、Nils Olsen、Magnus D. Hammer、Lars Tøffner-Clausen、Alexander Grayver 和 Alexey Kuvshinov/维基共享资源
尽管有些人认为 SAA 证明了即将到来的磁翻转，但科学家们还没有真正能够预测下一次发生的时间，因为磁力计记录表明地球磁场可能会遭受严重的强度波动，而没有它们导致反转。
太阳也会翻转它的磁场
影响天体磁场的自转最重要的证据之一是在太阳中。太阳的自转每 11 年就会产生一次磁场反转。
2017 年，蒙特利尔大学、哈佛-史密森天体物理中心、北里奥格兰德联邦大学等的研究人员创建了多颗恒星的 3D 模拟，以确认自转与磁场反转之间的关系。
资料来源：美国宇航局约翰逊/ Flickr
他们得出的结论是，恒星自转越慢，其磁循环重复得越快。地球每 24 小时自转一次，而太阳每 25 天在赤道自转一次，在高纬度地区甚至更长。这就是为什么太阳的磁周期与地球相比极短的原因。
太阳黑子附近太阳磁场的运动会导致太阳耀斑——通常会释放日冕物质抛射 (CME) 的爆炸。这些火山喷发可以在地球磁层中产生地磁风暴，影响地球磁场，因此至少可以说使电网瘫痪并干扰通信。
根据事件的严重程度，对地球的影响可能会更加强烈。例如，科罗拉多大学的丹尼尔贝克在 2014 年指出，像 2012 年的太阳超级风暴袭击了地球，大量无线电和电力中断以及 GPS 导航故障，“我们仍然会收拾残局”。
原文：How Earth's Magnetic Field Flip Will Impact Life on Our Planet (interestingengineering.com)