mini|desno|300px|Slika pokazuje odstupanje geoida, u metrima (na osnovi EGM96 gravitacijskog modela i WGS84 referentnog elipsoida).podaci iz http://earth-info.nga.mil/GandG/wgs84/gravitymod/wgs84_180/wgs84_180.html
mini|desno|300px|Gravitacijske anomalije koje se vide u Južnom oceanu prikazane u pojačanim bojama. Amplitude idu između -30 mGal (magenta) do +30 mGal (crveno).
mini|desno|300px|Seizmogram snima 3 vrste potresnih valova: crvena linija pokazuje P-valove koji su najbrži; zelena linija pokazuje S-valove koji su sporiji 1,7 puta; dugi valovi ili L-valovi su najsporiji a djelovanje im je slabo.
mini|desno|300px|Vulkan Augustine, Aljaska, SAD.
mini|desno|300px|Slika objašnjava osnovne procese kruženja vode u zemljinom hidrološkom sustavu.
mini|desno|300px|Zemljino magnetsko polje.
mini|desno|300px|Shematski prikaz unutrašnjosti Zemlje. 1. kontinentalna kora - 2. oceanska kora - 3. gornji sloj - 4. donji sloj - 5. vanjska jezgra - 6. unutarnja jezgra - A: Mohorovičićev diskontinuitet - B: Gutenbergov diskontinuitet - C: Lehmannov diskontinuitet.
mini|desno|300px|Najvažnije Zemljine litosferne ploče (tektonika ploča).
mini|desno|300px|Prikaz morskih mijena s obzirom na položaj Sunca i Mjeseca.
mini|desno|300px|Primjer razlike između jednog zemljopisnog (ravna iscrtkana linija) i magnetskog meridijana.
Geofizika je prirodna znanost koja proučava fizikalna svojstva Zemlje i procese na njoj, a katkad i na drugim planetima. Obuhvaća niz disciplina, koje se mogu svrstati prema tome bave li se čvrstom Zemljom, vodama ili zrakom koji ju okružuje. Prva skupina geofizičkih disciplina usmjerena je na istraživanje polja sile teže i oblika Zemlje (gravimetrija), magnetskoga polja Zemlje (magnetizam Zemlje), potresa i strukture Zemljine unutrašnjosti (seizmologija) te vulkanskih erupcija (vulkanologija). Predmet su proučavanja druge skupine geofizičkih disciplina tekuće vode na tlu i podzemne vode (hidrologija), jezera (limnologija), mora i oceani (oceanografija) te ledenjaci i ledene kape (glaciologija). Treća se skupina geofizičkih disciplina bavi kratkoročnim vremenskim promjenama u nižim slojevima atmosfere (meteorologija), dugoročnim karakteristikama vremenskih prilika u blizini Zemljine površine (klimatologija) te procesima u višim slojevima atmosfere (aeronomija).
Pojedine geofizičke discipline bliske su nekim drugim znanostima. Tako je na primjer gravimetrija srodna geodeziji, seizmologija ima niz dodirnih točaka s geologijom, fizička je oceanografija povezana s kemijskom i biološkom oceanografijom, a klimatologija je često predmet interesa zemljopisa. Tradicionalno se smatra da je geofizika jedna grana primijenjene fizike, to jest da fizičari otkrivaju opće zakonitosti, koje potom geofizičari primjenjuju u istraživanju Zemlje. Takav je odnos doveden u pitanje početkom 1960-ih kada je meteorolog Edward Norton Lorenz utemeljio teoriju determinističkoga kaosa, koja je desetak godina poslije postala predmetom interesa fizičara.
Objašnjenje Geofizika je skup metoda mjerenja fizikalnih čimbenika ili parametara radi određivanja globalnih svojstava planeta Zemlje (mjerenja promjena Zemljinog magnetskog i elektromagnetskog polja, registracija i analiza potresnih valova, mjerenje gravitacijskog polja Zemlje radi određivanja Zemljinog geoida, mjerenja telurskih struja i slično). Za razliku od opće ili znanstvene geofizike predmet primijenjene geofizike je istraživanje geološko-strukturnog sastava podzemlja. Njezine metode se, kao i metode opće geofizike, svode na mjerenja fizikalnih parametara, uključujući i mjerenja promjena umjetno izazvanih fizikalnih pojava pod utjecajem geološke građe podzemlja, te se, sukladno tome, razlikuju pasivne i aktivne geofizičke metode. U prve spadaju gravimetrija i magnetometrija, čiji je predmet istraživanje lokalnih promjena sile teže, odnosno prirodnog magnetskog polja, uzrokovanih strukturno-litološkim promjenama unutar podzemlja. Za razliku od njih, aktivne metode, seizmičke i geoelektrične, proučavaju promjene umjetno izazvanih fizikalnih pojava pod utjecajem geološke građe podzemlja. U oba slučaja odstupanja od takozvanih normalnih vrijednosti, ili anomalije, uzrokuju lokalne promjene u geološkoj građi, koje mogu upućivati na postojanje ležišta mineralnih sirovina.
Sve do dvadesetih godina 20. stoljeća naftne tvrtke nisu smatrale nužnom primjenu geoloških znanosti u traganju za ugljikovodicima sve dok se geofizičke metode nisu pokazale uspješnim u otkriću novih ležišta nafte. Istraživači su se pritom služili vrlo primitivnom opremom za otkriće anomalnih promjena sile teže, magnetskog polja, električnog otpora i vremena putovanja zvučnih valova u lociranju poglavito strukturnih zamki. Torzijska vaga, koju je konstruirao Loránd Ágoston Eötvös u Mađarskoj, u to je doba bila jedan od najranije upotrebljavanih mjernih instrumenata u istraživanju solnih doma duž obale Meksičkog zaljeva. Prvo takvo ležište otkriveno je 1924. Osim torzione vage, bilo je od 1930. godine u uporabi i njihalo, čije su se oscilacije mijenjale pod utjecajem promjena sile teže, odnosno gustoće stijena. Kasnije je oba spomenuta instrumenta kompletno zamijenio gravimetar, koji mjeri promjene sile teže s pomoću mase ovješene na elastično pero. Prvi je gravimetar konstruiran već 1899., da bi se počeo rabiti tek tridesetih godina 20. stoljeća. Danas se taj instrument uspješno rabi za mjerenja na moru i iz zrakoplova. Dvadesetih godina 20. stoljeća počela su se obavljati i magnetometrijska mjerenja primjenom magnetskih vaga i snimanja iz zraka radi određivanja magnetičnih magmatskih i metamorfnih stijena, te time i eliminiranja neperspektivnih područja za dalja istraživanja ugljikovodika.
Primijenjene se geofizičke metode s uspjehom primjenjuju u istraživanju ležišta nafte i plina, kako u određivanju strukturne građe, tako i u određivanju litološkog sastava podzemlja. Magnetometrijske i gravimetrijske metode omogućuju lociranje regionalnih strukturnih tijela i taložnih bazena te određivanje dubine temeljnog gorja na osnovi mjerenja promjena Zemljinog magnetskog ili gravitacijskog polja. Primjena geoelektričnih metoda omogućuje izradu krivulja promjene električnog otpora po dubini te, na temelju njihova izgleda, određivanje dubine zalijeganja i debljine slojeva različitog litološkog sastava. Radi pronalaženja solnih doma, odnosno ležišta ugljikovodika unutar strukturnih zamki, usko vezanih s njihovim stvaranjem, tijekom rane faze primjene seizmičkih metoda upotrebljavane su refrakcijske metode, koje se i danas rabe u kartiranju slojeva velike brzine, kao i u određivanju regionalnih gradijenata brzine širenja seizmičkih valova. Refrakcijska metoda, ili takozvana metoda plitke refrakcije, ima posebnu primjenjuju u istraživanju površinskog sloja male brzine.
Metode primijenjene seizmike svode se na emitiranje kratkotrajnog impulsa sile u podzemlje i analizu promjena izvornog vala pod utjecajem razlika u elastičnim svojstvima pojedinih slojeva na njegovom putu kroz podzemlje. Proteklo vrijeme od iniciranja do registracije potresnog vala omogućuje određivanje dubina do pojedinih slojnih granica i objašnjenje strukturnih odnosa. Zahvaljujući činjenici da odziv podzemlja na širenje potresnih valova ovisi o gustoći i elastičnim svojstvima stijena, na temelju promjena potresnih valova nakon prolaska podzemljem moguće je zaključivati o poroznosti, propusnosti, kompakciji i drugim fizikalnim svojstvima stijena, a pri povoljnim uvjetima i izravno odrediti pojave ugljikovodika. Praktična primjena seizmičkih metoda u istraživanju ugljikovodika skuplja je od ostalih geofizičkih metoda, ali omogućuje izradu mnogo točnijeg i detaljnijeg modela podzemne geološko-strukturne građe. Dobra prodornost i krajnja dubina istraživanja preko 10 kilometara i razlikovanje podzemnih tijela najmanje veličine od nekoliko desetaka metara, uz veoma male troškove u usporedbi s izradom bušotina, učinila je seizmičke metode nezamjenljivim u procesu istraživanja ležišta nafte i plina.
Povijest Kako se mnoge pojave i procesi kojima se bave geofizičari mogu opažati, podatci o njima prikupljene su i objašnjavane od davnina. Tako su Aristotel i Strabon smatrali da su vulkanske erupcije i potresi povezani s vrućim podzemnim vjetrovima, koji povremeno izbijaju na površinu. Kineski matematičar, astronom i geograf Zhang Heng (78. – 139.) izumio je prvi seizmoskop. Koncept hidrološkoga ciklusa, prema kojem se voda isparava iz mora, kondenzira u atmosferi, pada na Zemlju u obliku oborine i naposljetku rijekama otječe u more, spominje se u kineskom tekstu iz 3. stoljeća pr. Kr. Od davnina se očitavao vodostaja Nila s vodokaza, a Eratosten iz Kirene je poplave Nila povezao s jakim oborinama opaženima uzvodno. Posejdonije iz Apameje je plimu i oseku (morske mijene) povezao s Mjesečevim mijenama.
Počevši s razdobljem renesanse, znanstvena istraživanja koja se danas uvrštavaju u geofiziku dobila su nov zamah. Širio se običaj grafičkoga prikazivanja prikupljenih podataka: tako je, primjerice, Athanasius Kircher (1664.) objavio prvu kartu globalnih oceanskih struja na osnovi podataka prikupljenih tijekom istraživačkih putovanja. Novost u to doba bila je spoznaja o važnosti što je moguće točnijih mjerenja. Počeli su se intenzivno koristiti neki otprije poznati instrumenti (na primjer kompas), a razvio se i niz novih: termometar (Galileo Galilei, početkom 17. stoljeća), anemometar (Santorio Santorio, 1625.), barometar (Evangelista Torricelli, 1643.), njihalo kao uređaj za mjerenje ubrzanja sile teže (Christiaan Huygens, 1673.), higrometar (Johann Heinrich Lambert, 1774.), mareograf odnosno limnigraf, strujomjer, valomjer, seizmograf (John Milne, 1892.). Podatci prikupljeni mjerenjima unosili su se u zemljopisne karte i prikazivali s pomoću izolinija, krivulja koje spajaju točke s jednakom vrijednošću mjerene veličine. Čini se da je prva bila karta izogona, koju je 1701. načinio Edmond Halley; slijedila je karta izoterma, što ju je 1817. objavio Alexander von Humboldt, a zatim i mnoge druge.
Teorijsko istraživanje fizikalnih pojava i procesa na Zemlji razvija se nakon što je Isaac Newton (1687.) postavio temelje za proučavanje polja sile teže, oblika Zemlje i morskih mijena. Slijedili su ga Ruđer Bošković (1741.) proračunavao je oblik Zemlje, Leonhard Euler (1755.) formulirao je jednadžbe gibanja i kontinuiteta koje, uz neke nadopune, čine i danas osnovu za modeliranje Zemljine hidrosfere i atmosfere, Charles Augustin Coulomb (1785.) utro je put matematičkom modeliranju električnog i magnetskoga polja, pa i onoga Zemljina, Gabriel Lamé (1852.) dao je pak izraze na koje se oslanja modeliranje gibanja u unutrašnjosti Zemlje.