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大部分磁场是由地球中心部位的地核产生的。地核的主要成分是铁，是个能导电的电导体。地核的外侧部分叫外核，是类似于水的液体。外核的液体一经运动就会产生电流，经由电流产生的磁场就是我们所观测到的地球磁场。地球磁场酷似放置在地球中心的磁棒所形成的磁场，磁棒几乎与地球的自转轴平行，由于这个磁棒的N极与地球南极、S极与地球北极的方向几乎一致。所以，在地表的大部分地方，磁力线是指向地理上的北方的。
通过研究得知，这种磁力线方向在地球史上曾反复出现逆转的情形，在最近的1000万年间约发生过50次逆转，即平均20万年就发生一次。由于最近一次发生逆转情形的时间是在78万年前，因此目前处于随时都有可能发生逆转的时期。地球磁场在逆转发生之际会逐渐发生变化，这种情形就像是磁棒一端的磁力减小，而造成逆向的一端逐渐增强那样。磁场的逆转往往需要经历数千年时间慢慢完成。逆转发生时，在地表所观测到的磁场强度将减弱到目前的1/10左右。现在，磁场强度约以每100年5%的比例在继续减小，以这个减小速度推测，地球磁场将在未来的2000年内消失，因此我们完全可以认为地球现在正处在逆转过程之中。
地球磁场就像天然屏障一样阻挡着太阳射出的高能带电离子流到达地表，起到保护地球生物的作用。不过，一部分带电粒子在近磁极区域会被运送至地表较近的空中，通过与大气中的原子或离子碰撞而释放出光或X射线，在高纬度地区看到的极光即是一种电子流和大气中的氮原子或氧原子等碰撞而产生的发光现象。目前在地球南北两极各有一个磁极，而极光只是在高纬度地区才能看得到。但是在磁场发生逆转时，磁场将会减弱形成多个磁极，届时就连低纬度地区也将发生磁极而能看到极光。
地球磁场一旦减弱，带电粒子便可以到达距地表较近处，而在各地形成的磁极附近，带电粒子更会到达地表附近。此外，进入100公里低空的质子会破坏臭氧层，有害紫外线也会因臭氧层对其吸收能力减弱而到达地表。如果我们详细调查过去反复发生过的逆转情形，便可清楚的了解这些带电粒子和紫外线对生物造成的影响。
约2000年后，磁场的样子将改变
届时或许在埃及的金字塔上空也能看到极光。对随季节性迁移的候鸟和洄游性鱼类等来说，因为现在的磁力线方向几乎指向地理上的北方，地球磁场起到辨别方向的重要作用。但是一旦磁场发生逆转而出现复杂磁场，候鸟和洄游性鱼类很有可能将无法辨别方向。
虽然现在地球南、北半球各有一个磁极，但在磁场逆转时会产生多个磁极。届时磁场减弱，成为更复杂的形状，在低纬度地区也会产生磁极。世界各地都能看到极光。
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