A Föld egyik legérdekesebb fizikai tulajdonsága a földmágnesség, aminek sok vonatkozása van, az iránytű használatától a sarki fényig. Ennek ellenére a bolygónk belsejében uralkodó viszonyokról meglepően bizonytalan a tudósok ismerete. A Föld mágneses pólusai közül az északi pólus olyan gyorsan távolodik jelenlegi helyétől – Kanada -, hogy félszáz év múlva elérheti Szibériát.

Amilyen nagy fejlődést és sikereket ér el az univerzum kutatása, olyan nehézkesen halad bolygónk belsejének föltárása. Nem véletlen, mivel a kutatás a fúrások nehézsége okán ma is csak 10-12 km körül mozog, bár próbálkoznak egyre mélyebbre lehatolni. A Földnek nemcsak méretei, anyagszerkezete és anyagösszetétele van, hanem igen fontos fizikai tulajdonságokkal is rendelkezik, amelyek némelyike összefügg a bolygó sajátos mozgásával. Földünk forog a saját tengelye körül, miközben kering a Nap körül, de Naprendszerünkkel együtt a Tejútrendszer központja körül is keringünk, utóbbi mintegy 250 millió éves periódust jelent. A Föld nem tökéletes gömb alakú, inkább csak hasonlít egy gömbhöz, amelynek egyenlítői sugara 6378 km. Bolygónk a saját gravitációs terében lebeg, és főleg ez határozza meg az alakját. Kissé lapult a pólusoknál, vagyis valódi alakja geoid („föld alakú”). A Föld geoid alakját magyar kutató, Izsák Imre (1929-1965) határozta meg 26 500 műholdmérés alapján. Két olyan pont van a Földön, amelyek a forgáshoz képest mozdulatlanok: ezek a pólusok, ezeket köti össze a forgástengely. Bolygónk nyugatról keletre forog, miközben elmozdul a csillagos ég alatt (kering), ezért látjuk keleten kelni az égitesteket.

Földünk – szerkezetét tekintve – gömbhéjas. A szilárd magbelsőt burokszerűen veszi körül a képlékeny magkülső, majd a Föld térfogatának jó részét kitevő földköpeny, végül a merev, szilárd kéreg következik. Földünk legbelső magja valószínűleg nikkelből és vasból áll, ezt támasztják alá a hozzánk jutott meteoritok is, amelyeknek kisebb része vasból áll. Bolygónknak van egy állandó mágnessége, amely a földfelszín minden egyes pontján bizonyos irányú és bizonyos intenzitású mágneses erőben jut kifejezésre. A mágneses erő annyiban hasonlít a tömegvonzáshoz, hogy erőssége fordítottan arányos az egymást vonzó mágneses tömegek távolságának négyzetével. Viszont élesen különbözik tőle a mágneses kétsarkúságában: míg a tömegvonzásnál taszító erő nincs, addig két mágneses tömeg azonos előjelű sarkai ugyanolyan erővel taszítják, mint amilyen erővel az ellenkező előjelűek vonzzák egymást. Az utóbbi szempontból a mágneses erő az elektromossághoz hasonlít. A mágneses tér a földmagban keletkezik, az ismert dinamóelv alapján. A szilárd vas-nikkel mag körül áramló folyékony anyag elektromágneses teret hoz létre. Ez alapvető fontosságú az élet szempontjából, mivel ez a mágneses pajzs véd meg a világűrből érkező, mutációkat is okozó részecskeáradattól (kozmikus sugárzás, napszél).

A Föld mágneses sarkai a csillagászati sarkok közelében helyezkednek el, de nem esnek azonos pontba. A mágneses északi sarkot a Boothia-félszigeten I. Ross 1831-ben, majd R. Amudsen fedezte fel, 1903-

1905-ben. A déli mágneses sarkot 1909-ben David, a Shackleton-expedíció tagja lelte meg. Földrajzi helye a Déli Viktória-földön van. A mágneses sarkokban futnak össze a földmágnességi erővonalak, amelyeknek az irányában a szabadon felfüggesztett mágnesrúd, iránytű elhelyezkedik. A mágnesrúd vízszintes helyzetet csak a mágneses egyenlítőben foglal el, ahol a Föld mágneses sarkai a rúd mindkét végét egyenlő erővel vonzzák. Érdemes megjegyezni, hogy az iránytűt Kr. e. 121-ben Kínában már használták, onnan arabok hozták át Európába; a Földközi-tengeren való használatáról a XI. század óta tudunk. Az első földmágnesességi mérőállomásokat 1634-ben Humboldt kezdeményezésére létesítették.

A földmágnesség teljes intenzitásának mintegy 94 százaléka állandó értékű, a többi része lassú, évszázados változásnak és rövid, napi és évi ingadozásnak van alávetve. A változó értékek feltehetően a Föld kérgében lévő mágnesezhető anyagokban keletkeznek (indukálódnak) az ionoszféra elektromos töltéseinek hatására (utóbbit a Napból kilökődő, töltéssel rendelkező részecskék adják). A változó mágneses értékek kapcsolatát a napfolt-periódusokkal igen korán megfigyelték: a földmágnesesség évi közepes jelzőszámai ugyanazt a 11 éves periódust mutatják, mint a napfoltok. Ezzel kétségtelenné vált, hogy a napsugárzásnak hatása van a földmágnesség napi változásaira. De kimutatható kapcsolat van a Hold járása és a földmágnesség napi járása között is. Tisztán látszik a napfoltok hatása a mágneses viharokban, ahogy a különlegesen erős földmágnességi zavarokat nevezik. Ezek ugyanis csaknem mindig akkor jelentkeznek, amikor a napkorong közepén különösen nagy napfoltok láthatóak.

Közvetlen kapcsolat van a földmágnesség és a sarki fény között is. A Napból felénk jövő elektronok útvonalát a Földet körülvevő mágneses erővonalak szabják meg. A sarki fény ott jelenik meg, ahol az elektronok elérik a Földet, ez pedig a két mágneses sark körül van. Ezt bizonyítja az a tény is, hogy erős, nagy kiterjedésű sarki fények mindig egybeesnek a mágneses viharokkal, illetve a különlegesen nagy napfolttevékenységekkel.

A mágneses pólusok folyamatosan változtatják a helyüket. Ez valószínűleg így volt a földtörténet során is. Az utolsó hétezer évet már jól nyomon követték a kutatók a mágnesezhető ásványok vizsgálatával. Az utóbbi évek vizsgálatai azt mutatják, hogy a pólusvándorlás egyre növekvő intenzitást mutat. A felgyorsult mozgás mellett a mágneses térerő is változik, évszázadonként mintegy 5 százalékkal gyengül.

A Föld északi mágneses pólusa olyan gyorsan távolodik jelenlegi helyétől (Kanada), hogy ötven éven belül elérheti Szibériát; az elmúlt másfél száz év alatt mintegy 1100 kilométert mozdult el. Mint említettük, az északi mágneses pólust elsőként 1831-ben találták meg, 1904-ben már ötven kilométerrel távolabb mérték be a korábbi ponttól. 1948-ban már több száz kilométerrel északabbra volt a mágneses pólus, 1962-re pedig már az Északnyugati átjárót alkotó tengerszorosok északi oldalán volt. Ezután a vándorlás felgyorsult, a XX. század első háromnegyedében átlagosan tíz kilométert tett meg évente, az utolsó 25 évben már negyvenet, 2001-re pedig messze elhagyta a 80. szélességi fokot. A vizsgálatokról a New Scientist számolt be. Az is elképzelhető, vélik a kutatók, hogy a vándorlás csak a normális oszcilláció része, és a pólus ismét visszatér Kanadába.

Néhány kutató szerint a fenti változások arra engednek következtetni, hogy a két mágneses pólus helycserére készül, vagyis mágneses póluscsere előtt állunk. A folyamatot a következőképpen képzelik el: a mágneses tér ereje fokozatosan csökken – ez a XIX. száza óta elérte a 10 százalékot -, majd megszűnik, és ez az állapot eltarthat néhány ezer évig. Aztán újra generálódik a mágneses tér, de fordított pólusokkal. Ha valóban megszűnne a Földet pajzsként védő mágneses tér, akkor néhány százezer év alatt kihalna a földi élet.

Geológiai minták alapján mágneses póluscsere átlagosan 250-300 ezer évente történik. Az utolsó ilyen esemény 750 ezer éve történt, tehát bármikor bekövetkezhet. A változás nem gyors – néhány ezer év alatt zajlik le. Így talán lesz idő felkészülni arra az időszakra, amikor bolygónkat szabadon bombázhatják a kozmikus sugarak.

Központi csillagunk – a Nap – mágneses pólusai 11 évente cserélnek helyet, összefüggésben a naptevékenység más folyamataival. A legutóbbi mágneses átfordulás 2001 elején zajlott, az 1995-ben kezdődött, 23. napfoltciklus középső, heves szakaszában. Ekkor a Nap északi mágneses pólusa átkerült az északi féltekéről a délire. A jelenség okára mindeddig nem volt elfogadható magyarázat, talán napjainkban ez sikerül, a japán Johkoh-űrszonda és a SOHO-űrszonda mérései alapján.

Hankó Ildikó