近年来，学术界似乎出现了一股主流，认为在地质史上地球的磁极曾发生过多次翻转，既地球磁场南极和北极的互换。其依据主要来自地表岩石凝固时保留下来的磁场记录。这种观点使得地球磁场产生的机理完全陷入了一种更加深奥的迷惑中。为此本文介绍地磁场产生机理的个人观点。

一、地球内部发生的原子的重力极化

众所周知，原子的质量主要集中于占原子体积极小部分的原子核上，而原子的主要空间由运动的核外电子占据。在重力作用下，密度大的原子核有被拉向地心的趋势，密度小的核外空间有被推向远离地心的趋势。这种在重力作用下出现的原子的电荷重心与质量重心不重合的现象就是重力极化。重力极化使得原子在靠近地心的一侧带部分的正电荷，在远离地心的一侧带部分的负电荷。重力极化产生的原子偶极，对于单个原子来说，是微不足道的，但对于构成沿地球半径分布的原子偶极串产生的电场将有非常可观的影响。

影响原子重力极化的因素主要是物质的形态和原子所感受到的重力的大小。

在固态物质中牢固的化学键和强大的晶格能削弱了对原子的重力极化效应，气态中快速的分子运动又掩盖了这种效应（不过，大气层上部电离层的形成也可能与气态分子中原子的重力极化有关）。因此重力极化影响最大的，是地球内部属于流动性最强的软流层中的轻流质。

在地球内部的（不是地面以上的）某一点离地心越远所感受到的重力越大，离地心越近所感受到的重力越小，当这一点处于地心原点时，它所感受到的重力减小至零。在岩石圈下的软流层、地墁、地核中的物质都处于粘稠的流体或准流体状态，其中任一点所受的静态压强仍大致服从帕斯卡定律：将受到的压强以同样的大小向各个方向传递。因此，在岩石圈以下的地球内部，越靠近地心，所受到的压强越大。也就是说，越靠近地心，所感受到的重力越小，但压强越大。

据此分析，在岩石圈以下的软流层中受重力影响产生原子偶极的趋势最大，软流层的上层是带负电的可流动层，正电层被逐渐分散到下部的地墁和地核中。这一分析结果，与地震前软流层上层轻流质的快速流动对地面上造成的地磁紊乱是一致的。因此，地磁紊乱作为地震预报的一个参数也是有一定道理的。

当地球带着这一岩石圈下的负电层自西向东自转时，地球的磁场就产生了。地磁场的极性方向完全可以由右手螺旋定则来确定。

二、地核、下地幔及地球的高纬度部分对地球磁场的贡献很小

可以设想，在地球内部以地轴为轴心的某一圆柱体内，由于重力极化产生的原子偶极的方向，越靠近两极越与地轴平行。与地轴平行的偶极在随地球自转时不产生电流，对地球磁场的产生没有贡献。从重力极化产生的原子偶极的方向来考虑，越靠近高纬度的两极区的物质，对地球磁场的贡献越小，越靠近低纬度区的赤道部分的物质，对地磁场的贡献越大。

从重力极化的观点来看除了地球的自转外，影响地球磁场的因素主要有两个，一个是地球内部物质所感受到的重力的大小，另一个是重力极化产生的原子偶极的方向。

三、低纬度区地下软流层轻流质形成的极化电流面包圈的运动是地球磁场产生的主要原因

综上所述，岩石圈之下离地心越远，也就是越靠近岩石圈底面，感受到的重力越大；纬度越低，也就是越靠近赤道区，由原子极化偶极的方向决定的极化电流越强。这样以来，地球内部能产生地球磁场的区域就大致确定出来了：是赤道附近低纬度区岩石圈之下，主要由软流层构成的一个类似面包圈的结构。

显然，一方面以地心为顶点、以两极为面心的两个球面在外、顶点在内的、对顶圆锥体内的地球部分，对地球磁场几乎没有贡献。另一方面，地核、下地墁甚至上地墁的一部分对地球磁场的贡献也很小。

四、青藏高原的形成对地球磁场的影响

在岩石圈以下的整个地球内部，都在不断产生密度远小于本体的轻流体组分，就像沸腾前的热水中纷纷上浮的众多的小气泡。它们上浮到岩石圈底板面时受到阻挡而不断积聚，缓慢地从低处向高处流，托曳着岩石圈板块进行漂移。来自四大洋和两大洲的软流层轻流质，向青藏高原板块之下，以右手螺旋方式，从周边汇聚流入，这种运动一方面影响着产生地球磁场的面包圈的轴向进动，另一方面也影响着地球磁场的强弱变化。可见，产生地球磁场的生电面包圈也是一个动态的结构，在青藏高原区域出现突起变形，也就是出现了偏心结构。偏心运动加剧了磁极远离地极的进动。这种偏心运动和突起变形共同的复杂作用，使得处于相同经线区域或稍滞后的经线区域的印度洋和非洲的部分区域进入了地球磁场磁力线的内线和外线的过渡区，从而出现磁场强度异常降低的情况。

据汤懋苍和柳艳香的研究（青藏高原隆升的深层原因及其环境后果.第四纪研究，2001年21卷6期 -500-507页.Quaternary Sciences）表明，在青藏高原的三次隆升史中都出现过隆升与地磁变化的关联周期。“地磁极性强正向期对应着高原的强隆升期，同时也对应着低海平面期，长反向期则伴随着高原的夷平期和高海平面期，但海平面变化比地磁场极性转变平均要晚0．8－1．0MaB.P.”。

另外，受日月固体潮的影响，也受远日点与近日点偏差累积的影响，使面包圈的轴心发生旋进式进动。

产电面包圈轴心绕地轴的锥形进动，就产生了地球磁极的进动。

五、地球磁场的磁极永远不会跨越时任赤道平面

产电面包圈随地球自转产生了地球的磁场，面包圈轴心的进动产生了地磁极的进动。岩石圈板块每年几厘米的漂移加大了地面磁极的表观移动。如果板块运动发生在极区附近，其磁极方向极易发生变化。在高纬度区这几种运动的叠加，造成了地球磁场和磁极在地面表现的复杂变化。有的地方甚至出现了磁极多次发生翻转的岩石记录的假象。

我们的结论是，假象可以在历史的岩石记录中形成，但地球磁极的翻转不会在今后的实际中出现。

六、面包圈产磁机理与原来的地核及下地墁产磁机理的区别

原来人们认为地核和下地墁的带电层在地球的自转下产生了地球磁场，这是一种以地轴为轴心的细的带电圆柱体产磁机制。这种机制难以理解磁极远离地极且发生旋进运动的现象。我们随便将一条圆柱形铁棒向地上一扔，圆柱最可能的运动状态是转动和滚动，它的轴心不易旋动。当我们将铁棒换成一个铁环，它出现的最可能的运动状态是旋动，这种旋动的轴心旋动角非常明显。所以面包圈产磁机制是最接近于地球磁场的情况。将此产磁机制再与岩石圈板块的漂移相结合，就有可能还原地磁极多次翻转假象背后的真象。

事物原本遵循的物理和化学原理都应该是简捷的，但实际演变出的复杂性往往掩盖了原来的简捷性。20160919