地磁場的強度和方向隨地點、時間而異。地球磁場主要可分為兩部分:來源於地球內部的基本磁場與來源於地球外部的變化磁場。
中國在公元前四世紀已有世界上最早的地磁記錄。宋朝沈括(公元1081~ 1095年)最早發現磁偏角,他在《夢溪筆談》中說:“方家以磁石磨針鋒則能指南,然常微偏東不全南也。”這一發現比1492年哥倫布第一次橫渡大西洋時發現磁偏角要早400多年，也是最早對“指南針”的記錄。
為什麼指南針會始終指向南方，這在古代曾是一個無法解答的謎，一直到1600年才由英國宮廷醫生吉爾伯做出科學的解釋。原來地球本身就是一個大磁場，北磁極（N極）在地球的南端，南磁極（S極）在地球的北端。正是這個大磁場，吸引著磁針始終指向南方。
但是，法國科學家布容1906年在法國司馬伕中央山脈地區對這裡的火山岩進行考察時，卻意外地發現那裡的岩石的磁性與磁場的方向相反。此後，這一類現象被越來越多地發現，北磁極會轉到北端去，而位於地球北端的南磁極則會轉到南端去。這就是物理上所稱的“磁極倒轉”。
在研究中科學家還發現，磁極倒轉現象曾在地球的歷史上發生過許多次。據統計，僅在最近的450萬年裡，就可以劃分出4個極性相異的時期：
- 地磁場的方向從現在到69萬年前稱為”布容正向期“，基本和目前一樣；
- 從69萬年到253萬年前，稱為”松山反向期“，地球磁場方向和現在恰好相反；
- 從253萬年到332萬千前，稱為”高斯正向期“，地球磁場方向又與現在相同；
- 從332萬年到450萬年前，稱為”吉爾伯反向期“，地球磁場又同現在相反。
但是，地磁場方向在每一個磁性時期裡，也並不是始終如一的，有時會發生被人們稱為”磁性事件“的短暫的極性倒轉的現象，例如，在布容正向期裡，就發生過被稱為”V帶“和”X帶“的反向事前；在松山反方向期中，則發生過”吉爾賽“、“賈拉米洛”等正向事件。
當然，在更古老的地質歷史時期裡也同樣存在著地球磁場的這種“翻跟頭”式的變化，只不過時間太過久遠，我們還沒有辦法對其變化的具體時限進行確定。
那麼，為什麼地球磁場會發生變化那？
- 有人認為，這可能是地球被巨大的隕石猛烈撞擊後導致的結果，因為猛烈的撞擊能促使地球內部的磁場身不由己地翻轉一個跟頭；
- 也有人認為，這與地球追隨太陽在銀河系裡漫遊相關，因為銀河系自身也帶有一個磁場，這個更大的磁場會對地球的磁場產生影響，從而促使地球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；
- 還有人認為，由於地球本身的演變導致了磁極倒轉的發生。
總之，關於地磁場變化的原因，眾說紛紜，莫衷一是。
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