地质学从岩石剩余磁性排序分析，认为地球磁场南北极频繁倒转(瓦因——马修斯作假说)，在洋中脊深海钻探与洋壳年龄测定中得到验证。由于大家不清楚地球磁场的本质是什么，运动状况如何，所以这种磁极倒转给悲观的人带来莫明的恐惧。

地球磁场是什么?《地球》(2005中国彩图科技百科全书）从地震波和地震波阴影的角度分析，认为地球分为地壳地幔(2886km) 、液态内核(2886-5156Km)、固态内核(5156-6371Km)①。非稳定磁流体发电机假说在20世纪中期形成，并成为占主导地位的地磁场成因假说，20世纪90年代后，通过数值模拟的方法证明，假设地球内核比液态 外核转得快，经过几千年就可形成相对稳定的地磁场，而在一定时期之后其极性又可以翻转。20世纪末的地震学观测结果表明，内核的旋转速度可能比地球其余部份快，这些都为地磁场的非稳定磁流体发电机成因机制提供了有力的支持②。

物理电磁学有右手安培定则、右手螺旋法则。右手安培定则是右手握住导线，通以电流方向，弯曲四指表示磁力线方向，四指指尖所指的就是该点的磁场方向。右手螺旋法则(通电螺线管NS判定)是右手握住螺线管，弯曲四指表示电流的方向，则大拇指所指的是通电螺线管的N极。

在我们一般的认知里，右手螺旋法则的螺旋方向、电流方向是明确的、立体的、单层的线圈。如果在一张平铺的白纸上画螺旋圆圈,没有标明旋进立体方向，就是一维平面图。这种一维状况所代表的通电线圈产生磁场，与一条通电的直线导线相当，用右手安培定则判定磁场方向。当用手指轻触平整的白纸，指尖所触之处生凹凸变化，纸上所画螺旋线圈就从一维平面变成三维立体锥形，给出了螺旋线圈的旋进方向。它所代表的通电螺旋线圈，就可以用右手螺旋法则判定磁场方向，而不是用右手安培定则判定。白纸产生的凹凸方向既可以正，也可以反。在相同的电流方向时，就有两种正负相反磁极磁场。从一维白纸到三维白纸锥形可以是很轻微的变形和使用很轻巧的力，那么正反两种磁极磁场之间的变化也可以是很轻微、轻巧的，差别就在于磁流体线凹凸方向的相反。

再看地球这个大磁场，如果是由液态内核磁力线生成的，那么就应该从液态内核流场流体的角度看磁场问题。

《为什么行星的公转和自转都是同一个方向?》(2020陈小华) 认为在恒星系流场中，行星内部和整体运动是不一致的。相对硬化的地壳有惯性运动，在行星公转运动中地壳与内部物质之间产生扭距和剪切运动，产生热能，形成高温高压环境，部份物质融化成流体并形成内流场。封闭内流场流体流动方向与公转方向一致。是内流体流动带动外壳地幔转动，形成行星整体的自转运动。

《不同尺度的非牛顿流体运动》(2019陈小华)，《试谈牛顿流体中异质颗粒的运动》(2016陈小华)主要观点认为：一个流场中存在线速度高低，异质颗粒从低流速区向高流速区移动。流场中固壁可以分为活动固壁和静止固壁，活动固壁是流场高流速区边界层，静止固壁是流场低流速区边界层。每一个流场是相对独立的，遵守自己的运动规则，又是被它所处的更大流场控制。

现在把地球液态内核流场的流体线比拟为白纸上的螺旋线圈，南北磁极是涡流中心。当每一层流体线螺旋是一维状态时，就可以用右手安培定则确定磁极磁场方向。当有外力轻触流场而改变原来一维的流体螺旋线圈，变成三维的立体锥形时，就可以运用右手螺旋法则确定磁极磁场方向 ：

1.当锥体方向采用右手螺旋法则，与初始右手安培定则所确定的 磁极和磁场相一致时，则磁极和磁场不变。

2.当锥体方向采用右手螺旋法则，与初始右手安培定则所确定磁极方向相反时，则磁极方向发生变更。

综上所述：引起地球磁场南北极变更(倒换)的原因是液态内核磁流体线螺旋锥形方向的变更。用变更这个名词比“倒换”可能更适合一些。

下章：行星外壳、液态内核、固态内核之间的运动关系

行星围绕恒星公转时，行星的外壳、液态内核、固态内核三者不是一致的。固态内核在公转运动中，始终保持惯性运动特性，与外壳间产生了扭曲、做功，由此产生热能。当外壳与内核走间产生内流体 时，

1.如果行星外壳不自转，外壳驱动内流体流动，两者之间边界层是高流速区。外壳充当活动固壁。

2.内流体流动速率达到一定量时，将带动外壳转动。这时外壳又有静止固壁的特性，两者之间边界层是低流速区。

3.行星公转运动中，外壳对内流体的驱动是固有的、持续的。内流体带动外壳自转则受到内流体流动速率和加速度的限制，有快有慢。由此产生行星自转有快有慢的差别。

4.内流体也带动固态内核自转，两者之间边界层是低流速区，固态内核外壁相当于静止固壁。

综上所述：液态内核流场类似“夹心”的流速梯度，两边低流速区，中间是高流速区。

把地磁极当作液态外核的涡心，地理极(地壳自转轴)代表了地壳和地幔的自转状态。现今北磁极在北纬80度附近，南磁极在南纬60度附近，表明地球液态内核流场与地壳、地幔是不对称的：

1.地球自转一周，相于磁极绕自转轴转动一周，是液态内核流动 带动了固体外壳、固体内核转动做功一周；

2.磁南北极不对称既是做功的不同，也是液态内核南北流场的不对称；

3.液态内核南北流场的不对称，带动固态内核自转的南北半球的不对称。

4.稳定的液态内核南北流场不对称，是稳定的南北磁极极性。反之，液态内核流场不对称的变动，引起磁极南北极性变更。

5.稳定的液态内核南北流场不对称，造就稳定的地球外壳自转， 稳定的地理极移动。

     陈小华

                 二0二二午十月二十八日 

①《地球》(中国彩图科技科全书2005) 

②《地球》(中国彩图科技百科全书2005)

本文参考：

1、《地球》(中国彩图科技百科书2005)

2、《为什么行星的公转和自转都是同一个方向？》(2020陈小华)

3、《不同尺度的非牛顿流体运动》(2019.陈小华)

4、《试谈牛顿流体中异质颗粒的运动》(2016陈小华)

5、《地球磁极漂移对地幔的影响》(2020陈小华)