地磁场的强度和方向随地点、时间而异。地球磁场主要可分为两部分:来源于地球内部的基本磁场与来源于地球外部的变化磁场。
中国在公元前四世纪已有世界上最早的地磁记录。宋朝沈括(公元1081~ 1095年)最早发现磁偏角,他在《梦溪笔谈》中说:“方家以磁石磨针锋则能指南,然常微偏东不全南也。”这一发现比1492年哥伦布第一次横渡大西洋时发现磁偏角要早400多年，也是最早对“指南针”的记录。
为什么指南针会始终指向南方，这在古代曾是一个无法解答的谜，一直到1600年才由英国宫廷医生吉尔伯做出科学的解释。原来地球本身就是一个大磁场，北磁极（N极）在地球的南端，南磁极（S极）在地球的北端。正是这个大磁场，吸引着磁针始终指向南方。
但是，法国科学家布容1906年在法国司马夫中央山脉地区对这里的火山岩进行考察时，却意外地发现那里的岩石的磁性与磁场的方向相反。此后，这一类现象被越来越多地发现，北磁极会转到北端去，而位于地球北端的南磁极则会转到南端去。这就是物理上所称的“磁极倒转”。
在研究中科学家还发现，磁极倒转现象曾在地球的历史上发生过许多次。据统计，仅在最近的450万年里，就可以划分出4个极性相异的时期：
- 地磁场的方向从现在到69万年前称为”布容正向期“，基本和目前一样；
- 从69万年到253万年前，称为”松山反向期“，地球磁场方向和现在恰好相反；
- 从253万年到332万千前，称为”高斯正向期“，地球磁场方向又与现在相同；
- 从332万年到450万年前，称为”吉尔伯反向期“，地球磁场又同现在相反。
但是，地磁场方向在每一个磁性时期里，也并不是始终如一的，有时会发生被人们称为”磁性事件“的短暂的极性倒转的现象，例如，在布容正向期里，就发生过被称为”V带“和”X带“的反向事前；在松山反方向期中，则发生过”吉尔赛“、“贾拉米洛”等正向事件。
当然，在更古老的地质历史时期里也同样存在着地球磁场的这种“翻跟头”式的变化，只不过时间太过久远，我们还没有办法对其变化的具体时限进行确定。
那么，为什么地球磁场会发生变化那？
- 有人认为，这可能是地球被巨大的陨石猛烈撞击后导致的结果，因为猛烈的撞击能促使地球内部的磁场身不由己地翻转一个跟头；
- 也有人认为，这与地球追随太阳在银河系里漫游相关，因为银河系自身也带有一个磁场，这个更大的磁场会对地球的磁场产生影响，从而促使地球磁性会像罗盘中的指南针一样，随着银河系磁场的方向而不断地变化；
- 还有人认为，由于地球本身的演变导致了磁极倒转的发生。
总之，关于地磁场变化的原因，众说纷纭，莫衷一是。
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