Napaisuuskäännös

Magneettinapojen siirtymät viimeisten 5 miljoonan vuoden aikana: mustalla värillä jaksot, joissa polariteetti on nykyisen kaltainen. Valkoisella - kaudet, joissa on vastakkainen.
Napaisuuskäännös ja Maan magneettikentän kääntyminen tarkoittavat maapallon magneettikentän suunnan kääntymistä päinvastaiseksi entisestään. Tällaisia muutoksia on paleomagneettisten menetelmien avulla todettu tapahtuneen useita kertoja planeetan geologisen historian aikana. Tällaisessa kääntymisessä magneettinen pohjoisnapa ja magneettinen etelänapa kääntyvät toisin päin, ja jos sellainen jälleen tapahtuisi, kompassineula alkaisi osoittaa vastakkaiseen suuntaan. Magneettinapojen kääntyminen on suhteellisen harvinainen ilmiö, jota ei ole koskaan esiintynyt ihmisen olemassaolon aikana. Viimeksi sen uskotaan tapahtuneen noin 780 000 vuotta sitten.
Magneettikentän kääntymistä ei tule sekoittaa magneettinapojen jatkuvaan liikkeeseen, napavaellukseen. Viimeksi kuluneiden 30 vuoden aikana Maan magneettinen pohjoisnapa on siirtynyt Kanadan pohjoisrannikolta keskelle Jäämerta, mutta magneettikentän suunta ei ole kääntynyt päinvastaiseksi.
Englantilaiset fyysikot 1950-luvulla kiinnostuivat havainnosta, jossa tietyntyyppiset kivet tuottavat magneettikentän. Pian he päätyivät siihen, että magneettikentät olivat jäänteitä niiden aikaisemmasta tilasta, koska magnetoitumissuunnat poikkesivat mittaushetken magneettikentästä. Magneettikentät kivissä alkoivat muodostua hitaasti magman jäähtyessä. Magman jäähtyessä niistä muodostui maaperää ja kiviä, ja niihin tallentui aikakauden magneettikentän suunta (vektorit). Ne siis olivat kuvaannollisesti kuin paikalleen pysähtyneitä kompasseja. Tutkijat mittasivat vallitsevan magneettikentän suuntauksien erot kivien magneettikenttien suuntauksiin. Lisäksi he mittasivat kivi- ja maaperän löytöpaikkojen etäisyydet magneettisiin napoihin nähden. Kun eri-ikäisistä kivistä alkoi kertyä laskelmia, tutkijat laskivat maapallon muuttuneiden magneettisten napojen sijainnin ajan kuluessa. Napojen sijainti vaihteli sen mukaan, mistä kivi- ja maaperänäytteet oli kerätty. Näin ajatus magneettisten napojen vaellusreitistä alkoi muodostua. Kun vertailtiin kahdesta mantereesta esimerkiksi Pohjois-Amerikasta ja Euroopasta otettuja näytteitä toisiinsa, ne samanaikaisesti osuivat yksiin, aivan kuin mantereet olisivat joskus olleet yhdessä. Tämä uusi tiede ja menetelmä tulivat tunnetuksi paleomagnetismina.
Magneettinapojen siirtymistä on esiintynyt kymmenien tuhansien vuosien välein ja jopa kymmenien miljoonien vuosien pituisina valtavina tyyninä magneettikenttien jaksoina, jolloin siirtymää ei ole esiintynyt. Näin ollen napojen kääntymisessä ei havaita jaksollisuutta, ja prosessia pidetään stokastisena. Pitkien hiljaisten magneettikentän jaksojen jälkeen voi seurata useita vaihtelevan pituisia kääntymisjaksoja ja päinvastoin.
Vuonna 2024 Communications Earth & Environment -lehdessä julkaistu tutkimus esittää, että Maan magneettikenttä oli 635–541 miljoonaa vuotta sitten 30 kertaa heikompi kuin nykyinen. Tämä heikko magneettikenttä altisti planeettamme voimakkaammalle aurinkotuulelle, joka kuljetti vetyä pois ilmakehästä. Tämän seurauksena ilmakehän happipitoisuus kasvoi ja vesihöyryn määrä väheni. Heikon magneettikentän kausi jatkui vähintään 26 miljoonaa vuotta. Tutkijoiden mukaan nämä olosuhteet saattoivat edistää eläinten ilmaantumista maapallolle.
Johns Hopkinsin yliopiston (USA) asiantuntijat ehdottavat, että siirtymien aikana Maan magneettikenttä heikkenisi niin paljon, että kosminen säteily voisi päästä maan pinnalle, joten tämä ilmiö voisi vahingoittaa planeetan eliöitä, ja seuraava napojen muutos voisi johtaa vielä vakavimpiin seurauksia ihmiskunnalle maailmanlaajuiseen katastrofiin asti.
1990-luvulla ja sen jälkeen tehdyt tieteelliset työt ovat osoittaneet (myös kokeissa), että magneettikentän suunnan satunnaiset muutokset (”hypyt”) ovat mahdollisia paikallaan olevassa turbulenttisessa dynamossa. Venäjän tiedeakatemian Schmidtin maanfysiikan instituutin geomagnetismin laboratorion johtajan Vladimir Pavlovin mukaan geomagneettinen kääntyminen on melko pitkä prosessi inhimillisesti katsottuna. Tutkimukset osoittavat, että magneettinapojen muutos voi kestää useista sadoista vuosista useisiin satoihin tuhansiin vuosiin.
Leedsin yliopiston geofyysikot Jon Mound ja Phil Livermore uskovat, että Maan magneettikentässä voi tapahtua uusi kääntyminen seuraavan kahden tuhannen vuoden aikana.