میدان مغناطیسی یا آهنربایی کره زمین در حال ضعیف شدن است. اگر این کاهش در شدت میدان با همین اهنگ به پیش رود ظرف 1200 سال آینده قطب نماهای سراسر دنیا از کار خواهند افتاد تا مدتی به طرف همه جا ولی در واقع هیچ جا منحرف خواهند شد. سپس به آهستگی پس از گذشت دهها یا صدها سال بار دیگر همراستا خواهند شد اما این بار به سمت جنوب.
نتیجه این می شود که میدان مغناطیسی زمین وارونه خواهد شد این اتفاق پسشتر نیز بارها روی داده است. زمین شناسان در سنگ های مغناطیسی چندین میلیون ساله قراینی یافته اند که این را تایید می کند. روشن است که این پدیده بیانگر مطلب بسیار مهمی درباره هسته درونی زمین است.اما پرسش اینجاست که این مطلب مهم چیست؟ هسته زمین از آهن و نیکل تشکیل شده که بخش عمده ای از انها به حالت گداخته وجود دارد این مایع فلزی پیوسته در جنبش است و این جنبش به نحوی جریانهای الکتریکی به وجود می اورند که میدان مغناطیسی زمین را ایجاد می کنند. جزئیات این فعالیت فلزی گداخته و تغییراتی که در میدان مغناطیسی زمین بوجود می اورد هنوز روشن نشده است برخی از سرنخ هایی که درباره رویدادهای درون زمین در اختیار داریم از بررسی ساختار بیرونی این میدان بسیار گسترده بدست آمده اند این میدان زمین را در محاصره خود دارد و تا صدها هزار کیلومتر در فضا ادامه دارد. میدان مغناطیسی را می توان به صورت مجموعه ای از خط های فرضی تصور کرد که در فضا از قطب جنوب در جنوبگان تا قطب شمال در کانادا قوس می زند و سپس در درون هسته زمین ادامه می یابد تا بار دیگر از قطب جنوب سر در آورد. میدان مغناطیسی زمین همواره نابسامان است. قطب های مغناطیسی زمین 11 درجه با قطب های جغرافیایی زمین فاصله دارند در این میدان پیچش ها و خمیدگی هایی وجود دارد که در آن نواحی ممکن است جهت عقربه قطب نما حتی تا 20 درجه از شمال حقیقی فاصله داشته باشد. دریانوردان این نواحی را از قرن یازدهم هجری تا کنون نقشه برداری کرده اندتا مبادا قطب نماهایشان آنان را از مسیر واقعی منحرف کند. از روی نوشته های آنان در میابیم که شدت میدان مغناطیسی زمین افت و خیز بسیار زیادی دارد.و سالانه در حدود 20 کیلومتر به طرف غرب جابجا می شود در نظر دانشمندان امروزی این بدان معناست که مایع گداخته هسته زمین با سرعتی در حدود نیم میلیمتر در ثانیه در حرکت است. یعنی در روز تقریبا مسافتی برابر نصف طول زمین فوتبال را می پیماید. زمین فیزیکدانان در مقیاس گسترده تر با بررسی مغناطیس هایی که در گدازه های منجمد باستانی محبوس شده اند ردپای میدان مغناطیسی زمین را 30 تا 50 میلیون سال گذشته دنیبال کرده اند همچنانکه سنگ ها گداخته می شوند اتم های آهن موجود در آنها تمایل می یابند با راستای میدان مغناطیسی ان دوره همراستا شوند. این مدارک نشان می دهد که در گذشته میدان مغناطیسی زمین در فاصله های زمانی نامعین از 30 هزار سال گذشته تا 1 میلیون سال وارونه شده است. میدان از این رو به آن رو می شود. یعنی در مدت نزدیک به 100 هزار سال ضعیف می شود و سپس در جهت دیگر افزایش می یابد.
بسیاری از زمین شناسان که درباره علت وارون شدن ها بررسی می کنند اکنون معنقدند که میدان مغناطیسی ضعیفی که بر سطح زمین می سنجیم ( آن قدر ضعیف که آهنربای نعلی شکل اسباب بازی هم 100 برابر از آن نیرومند است) تنها مشتی از خروار است. بخش عمده از فعالیت مغناطیسی زمین در هسته آهنی و نیکلی آن صورت می گیرد برابر مقبول ترین توضیحی که برای این مساله ارائه شده و به نظریه دینامو معروف است بخشی از میدان که در هسته زمین امتداد دارد در مایع باردار و گداخته آن محبوس شده و با چرخش زمین کشیده می شود. درنتیجه به طور مستقیم از هسته نمی گذرد بلکه بارها دور هسته پیچیده می شود تا مانند دسته ای از کش های محکم تشکیل خطوط شار نیرومندی را بدهد. بنابر این نظریه جریان همرفتی فلز گداخته که از اعماق هسته بالا می آید حلقه های کوچکی از این ماده مغناطیسی دور هم پیچیده را به سطح می راند که از اینجا به فضا امتداد می یابند و تشکیل میدان آشنایی را می دهد که می سنجیم. سپس یک بار دیگر به درون هسته شیرجه می روند و سخت دور هسته پیچیده می شوند بدین ترتیب میدان خود را نگه می دارند. در این فرضیه درباره اینکه چه چیزی ممکن است باعث وارونه شدن میدان شود چنین استدلال می شود که طبیعت غیر قابل پیش بینی جریان همرفتی که نقش دارد. اگر در یک نقطه چند حلقه بیشتر از نقطه دیگر جمع شود ذره های میدان که به سطح می رانند در جهت مخالف حلقه می زنند. احتمال دیگر آن است که این وارونه شدن ها به هیچ وجه کاتوره ای و تصادفی نیست. و اگر اطلاعات کافی داشتیم می توانستیم آن ها را پیش گویی کنیم و شاید بر همکنش های الکترومغناطیسی مایع جوشان درون زمین چندان پیچیده اند که وارونگی تصادفی به نظر می رسد اگر چنین باشد شاید روزی دانشمندان بتوانند به ما بگویند که وارونگی بعدی چه هنگام رخ می دهد اما اکنون تنها کاری که می توانیم بکنیم این است که قطب نماهایمان را تماشا کنیم و حدس بزنیم در دل گداخته زمین چه می گذرد

 ‎دید کلی‎

‎ ‎به طور غیر منطقی ولی به ترتیب تاریخی ، از ناحیه مرئی شروع می کنیم و به خارج از آن فرا می رویم. ‏در واقع اگر ناحیه مرئی را یک کمی به طرف فروسرخ و فرا بنفش گسترش دهیم ‏ناحیه نسبتا مشخص بین ( 1 میکرومتر ) 2000 آنگستروم به وجود می آید. که آسان ترین ناحیه براکار ‏کردن است.

کوارتز در تمامی این ناحیه و شیشه در بیشتر قسمت های آن شفاف است. لذا امکان انتخاب ‏بین منشور ، توری و تداخل سنج به عنوان پاشنده وجود دارد و مشکلی در مورد پنجره ها یا عدسی ها پیش نمی ‏آید‎.

‎جذب و اتلاف طیف الکترومغناطیسی‎:

‎طیف الکترومغناطیسی می تواند به شکل عکاسی یا فوتوالکتریکی ثبت شود. برای طیف نمایی ‏جذبی و گسیلی رده وسیعی از منابع در دسترس اند. در زیر طول موج 2000 آنگستروم ، ابتدا هوا ( ‏یا به طور دقیق اکسیژن ) سپس کوارتز شروع به جذب می کنند.

برای‎ ‎فایق آمدن به شکل اولی، ‏مسیر نوری باید تخلیه شود و نام فرا بنفش خلا ، برای این ناحیه از همین جا ناشی می شود. برای ‏گسترش برد عبور به اندازه چند صد آنگستروم ( تا 1040 آنگستروم که حد عبوری لیتیوم فلوراید است ) می ‏توان بلورهای دیگر را با اپتیک کوجایگزین ساخت، اما این امر فقط برای تکنیک های پایین عملی ‏است‎.

‎تداخل سنج ها به علت انعطاف های سطحی و باز تابندگی پایین دارای مشکلات زیادی هستند. در پایین تر ‏از حدود 1800 آنگستروم توری ها تنها پاشنده های قابل دسترس برای تفکیک بالای اند. عدسی ها و ‏‏آینه ها( که دارای باز تابندگی های کمی در این ناحیه اند ) با به کادن توری ، حذف می شوند. در ‏پایین تر از حدود 400 آنگستروم ، برای غلبه بر باز تابندگی کم ، توری ها بایستی در وضع فرود ‏خراشان به کار روند از طرف دیگر آشکار شدن گرما مسئله ساز نمی باشد‎.

‎بررسی نواحی طیفی‎:

‎روش های عکاسی یا فوتو الکتریکی می توانند در سر تا سر ناحیه ‏فرابنفش مورد استفاده قرار گیرند. مسائل مربوط به استفاده از منابع نوری مناسب ممکن است در ناحیه ‏پایین تر از 1040 آنگستروم که در آن پنجره ها نمی توانند برای در بر گرفتن یا مجزا کردن گاز های مختمورد استفاده قرار گیرند، به صورت حاد درآیند. نواحی طول موج کوتاه و بلند اطراف 1040 آنگستروم به ‏ترتیب به نام کاشفین آنها شومن و لیمن نامیده می شود‎.

‎حرکت به سوی فروسرخ ، در می یابیم که انتخاب بین منشورها و شبکه ها و تداخل ‏سنج ها تا حدود 40 میکرومتر ، حد موثر بلور آزاد است. تداخل سنج های ساخته شده از فیلم های ‏نازک نظیر پلی تن را می توان ، تا طول موج های باز هم بلند تری مورد استفاده قرار داد به طوره ‏طیف نمایی تبدیل فوریه می تواند با طیف سنجی شبکه در ناحیه فرو سرخ رقابت ‏کند‎.

‎با ایجاد لیزر های رنگی کوک پذیر طیف نمایی بدون شبکه ها یا تداخل سنج ها در ‏موارد معینی امکان پذیر می شود. به دلیل بالا بودن ضریب باز تابشان می توان آینه های متعددی را بدون ‏اتلاف قابل توجه در شدت به کار برد. مسئله اساسی در قسمت عمده ناحیه ، ناکافی بودنت است. اغلب ‏منابع در ناحیه فروسرخ انرژی نسبتا کمی را تابش می کنند و در اثر آشکار شدن گرما در معرض مسائل ‏جدی ناشی از پارازیت قرار می گیرند. اغلب لازم است که تفکیک را فدای به دست آوردن نسبت مناسبی از ‏علامت به پارازیت بکنیم.

‎طیف نمایی در فروسرخ معمولا به علت فقدان منابع خطی با کافی ، به صورت جذب انجام می شود. از ‏طرف دیگر ضرورت تخلیه در فروسرخ چندان جدی نیست زیرا اکسیژن و ازت خشک جاذب نیستند، و ‏فقط کافی است که بخار آب و گاز کربنیک حذف شوند.

‎در طول موج های حدود چند دهم میلی متر ، ناحیه فروسرخ با ناحیه که موج روی هم می افتند و یک تغییر ‏کلی در روش پیش می آید. منبع و آشکارگرهای برگزیده نخست به شکل لیزرهای زیر میلیمتر در طول موج ‏های مخصوص و سپس به صورت نوسان سازهای کلیسترون کوک پذیر به آسانیبل حصول هستند. در ‏این حالت پاشنده ها به کلی زائد شده و طیف نمایی جذب فقط شامل مشاهده تغییرات در علامت در حین ‏جاروب منبع و آشکارگر بر روی محدوده طول موج مورد لزوم می شود‎.

‎طیف نمایی فرکانس رادیویی در دوره نسبتا متفاوت قرار می گیرد. از یک طرف به سادگی گسترش ‏طیف نمایی که موج است به طرف طول موج هایی بلندتر ، از طرف دیگر ادغام روش های متعدد تشدید است ‏که برای مطالعه گذارهای بین زیر ترازهای مغناطیسی و یا ساختار فوق ریز توسداده شده اند. در این ‏روش ها ، انتقالات هر چند که به وسیله میدان فرکانس رادیویی القا شوند، معمولا نه از طریق جذب انرزی ، ‏بلکه به وسیله روش های دیگر ، نظیر انحراف حاصل از تغییر در جهت اسپین یا تغییری در جهت ‏‏قطبش تابش تشدید آشکار می شوند‎.‎