英国宫廷医生吉尔伯直到1600年才给出科学的解释，为什么指南针总是指向南方？原来地球本身就是一个大磁场，北磁极(N极)在地球南端，南磁极(S极)在地球北端。正是这个大磁场吸引了磁针总是指向南方。但是为什么地球磁场每隔一段时间就会改变位置呢？
然而，当法国科学家在1906年调查司马夫中央山脉的火山岩时，他们意外地发现那里的岩石的磁性与磁场的方向相反。从那以后，这种现象越来越被发现，对它的研究也越来越深入。人们终于发现，地球的磁场并非永恒，现在位于南端的北磁极会转向北端，而位于地球北端的南磁极则会转向南端。这就是所谓的物理“磁极倒转”。
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在研究中，科学家们还发现，磁极倒转现象在地球历史上多次发生。据统计，仅在过去的450万年里，就可以分为四个极性相同的时期。地磁场的方向从现在到69万年前基本相同；从69万年到253万年前，地磁场的方向与现在相反；从253万年到332万年前，它被称为“高斯正向期”，地磁场的方向与现在相同；从332万年到450万年前，被称为“吉尔伯反向期”，地磁场与现在相反。
然而，地磁场的方向在每个磁性时期都不一致，有时被称为“磁性事件”的短极性逆转，例如，在正面布局期，被称为“V带”和“X带”；在松山反向期，“吉尔赛”、“贾拉米洛”等正面事件。
当然，在更古老的地质历史时期，地球磁场的“翻跟头”变化也存在，但时间太长，我们无法确定变化的具体时间限制。
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那为什么地磁场会发生变化呢？有人认为，这可能是地球被巨大的陨石猛烈撞击后的结果。猛烈的冲击可以促使地球内部的磁场不由自主地翻转一个跟头；也有人认为，这与地球跟随太阳在银河系漫游有关。银河系本身也有一个磁场。这个更大的磁场会影响地球的磁场，从而促使地球的磁性像罗盘中的指南针一样，伴随着银河系磁场方向的不断变化；另一些人认为，磁极倒转是由地球本身的演变引起的。@ 关于地磁场变化的原因，至今仍众说纷纭。
什么是地球磁场？为什么地球磁场会发生变化？