电机理论。南北磁极通常位于地理极附近，但其位置在地质时间尺度上可以有较大的变化。这种变化极其缓慢，不足以干预指南针的日常使用。不过，平均每几十万年会发生一次地磁逆转，即南北磁极突然（与地质时间尺度相比较）互相换位。每次逆转都会在岩石中留下印迹，这对古地磁学研究十分重要。以此所得的数据有助科学家了解大陆和海床的板块运动。磁层指的是地磁场在电离层以上的影响范围。它能够向太空延伸几万公里，并且阻止太阳风和宇宙射线中的带电粒子损毁地球大气上层，因此使得阻挡紫外线的臭氧层不致消失。
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