Eine Polverschiebung bedeutet, dass das Erdmagnetfeld seine Polarität umkehrt. Wenn heute eine magnetische Umkehrung eintreten würde, würden die Kompasse eher nach Süden als nach Norden zeigen.
In den letzten 15 Millionen Jahren fanden Wissenschaftler heraus, dass diese Verschiebungen alle 1 Million Jahre viermal auftraten. Obwohl dies im Durchschnitt alle 250,000 Jahre einmal ist, kommt es nicht in regelmäßigen Abständen zu Wechseln. Während einer Periode in der Kreide blieb die Polarität 30 Millionen Jahre lang konstant, obwohl dies als Anomalie angesehen wird. Der letzte Polsprung fand vor 790,000 Jahren statt und veranlasste einige Wissenschaftler zu der Annahme, dass die Erde fällig ist, während andere spekulieren, dass eine Umkehrung bereits im Gange ist.
Dynamische Prozesse, die tief im Inneren des Planeten stattfinden, erzeugen das Erdmagnetfeld. Ein Kern aus geschmolzenem Eisen umgibt den inneren Kern aus massivem Eisen, wobei sich jeder mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten dreht. Ihre Wechselwirkung und möglicherweise andere noch nicht verstandene geophysikalische Prozesse erzeugen das, was Wissenschaftler einen „hydromagnetischen Dynamo“ nennen. Dieses sich selbst erhaltende elektrische Feld wirkt in gewisser Weise wie ein riesiger Stabmagnet.
Das Magnetfeld der Erde erstreckt sich über Zehntausende von Kilometern von den Polen des Planeten in den Weltraum. Es schützt den Planeten nicht nur vor Sonneneinstrahlung, sondern spielt eine grundlegende Rolle für das Gesamtklima, die Wettermuster und die Wandergewohnheiten der Tiere. Wenn sich die Pole augenblicklich umkehren würden, würde die Zerstörung global sein, von Erdbeben und Vulkanausbrüchen bis hin zum Schmelzen des arktischen Eises und gewaltigen Überschwemmungen. Es gibt Hinweise darauf, dass Polverschiebungen allmählich auftreten, jedoch zwischen 1,000 und 28,000 Jahren. Die letzten vier Flip-Flops dauerten jeweils etwa 7,000 Jahre.
Beweise für diese Verschiebungen kamen unerwartet in den 1950er Jahren bei der Untersuchung des Meeresbodens, der sich entlang des Mittelatlantischen Rückens ausbreitete. Hier quillt geschmolzenes Material auf, kühlt ab und härtet aus, wodurch neue Meereskruste entsteht, die die alte Kruste nach außen drückt. Magnetische Partikel oder Eisenoxide in der Lava wirken wie winzige Kompassnadeln, richten sich nach dem Magnetfeld aus und hinterlassen eine dauerhafte Aufzeichnung der Polarität der Erde zum Zeitpunkt der Krustenbildung. Durch das Ablesen der Orientierung der Oxide in verschiedenen Abständen vom Bohrpunkt aus können Wissenschaftler „in der Zeit zurückblicken“. Was sie fanden, waren Streifen oder alternierende Bänder – Perioden der Umkehr im Laufe der Geschichte.
Einige Forscher glauben, dass heute eine Polverschiebung im Gange ist, weil die Intensität des Magnetfelds in den letzten 10 Jahren um 15 bis 150 % abgenommen hat, wobei die Zerfallsrate in den letzten Jahren deutlich zugenommen hat. Wenn dieser Trend anhält, wird das Magnetfeld in 1,000 bis 2,000 Jahren verschwunden sein. Ein schwächer werdendes Magnetfeld ist ein Vorläufer der Verschiebung, obwohl anerkannt ist, dass der Stromabfall auch auf andere unbekannte Ursachen zurückzuführen sein könnte oder sich selbst umkehren könnte.
Im Fall einer Polverschiebung erfahren die Feldrichtungen, sobald das Magnetfeld ausreichend geschwächt ist, einen Wechsel von nahezu 180°, bevor sie sich verstärken und in der neuen Ausrichtung stabilisieren. Wissenschaftler wissen nicht genau, wie lange dieser Prozess dauert, aber bekannt ist, dass er an den Polen doppelt so lange dauert wie am Äquator. Während also Kompasse in den mittleren Breiten nach einem 3,000-jährigen Übergang nach Süden zeigen könnten, würden Kompasse an den Polen für weitere 3,000 Jahre nach Norden zeigen.
Die tatsächlichen Mechanismen hinter diesem Phänomen sind noch unbekannt. Einige Theorien deuten darauf hin, dass Kometeneinschläge eine Rolle spielen könnten; andere, dass das Magnetfeld von Natur aus anfällig für Flip-Flops ist. Abschließende Antworten warten auf ein besseres Verständnis der Dynamik dieses sehr faszinierenden geophysikalischen Phänomens.