Геофизика — една од природните науки која се занимава со физичките процеси и физичките својства на Земјата и непосредната животна средина, како и за употреба на квантитативни методи за нивна анализа. Поимот геофизика понекогаш се однесува само за геолошките примени: Земјиниот облик, гравитациските и магнетните полиња,Земјината градба и состав, Земјината динамика и изгледеот на тектонските плочи, изливот на магмата, вулканизмот и создавањето на карпите. Сепак, современата геофизика користи поширока дефиниција која ги вклучува: кружниот тек на водата, (вклучувајќи снег и мраз), хидродинамиката на океаните и атмосферата, електрицитетот и магнетизмот во јоносферата и магнетосферата, како и сончево-земјените односи и сличните проблеми поврзани со Месечината и другите планетите.
Иако геофизиката беше призната како посебна наука во век, нејзините корени датираат од античките времиња. Првите магнетните компаси биле направени од магнетит, но современиот магнетен компас има важна улога во морската навигација. Првиот сеизмички инструмент била осмислен во 132 година п.н.е. Исак Њутн ја применил својата теорија за механиката и плимата и осеката и прецесијата на рамнодневницата, по што биле развиени инструменти за мерење на Земјиниот облик, густина и гравитациското поле, како и деловите на кружниот тек на водата. Во век, развиени се геофизички методи за посредно изучување на Земјата и океаните, со што геофизиката одигра важна улога во развојот на теоријата за тектонските плочи.
Геофизиката се применува за општествените потреби, како што се: минералните ресурси, справувањето со природните непогоди и заштитата на животната средина. Геофизичките истражувања и податоците добиени од нив се користат за анализа на можните нафтени басени и минерални наоѓалишта, да се изнајдат подземните води подземните води, да се изнајдат археолошки наоѓалишта, да се определи дебелината на ледниците и почвите и да се проценат местата за еколошко опоравување.
Физички појави
Геофизиката е полидисциплинарна наука, и геофизичарите придонесуваат за секоја од науките за Земјата. За да се обезбеди појасна идеја што всушност претставува геофизиката, во овој дел ќе се опишат појавите кои ги изучува физиката и како тие се поврзани со Земјата и нејзината околина.
Гравитација
Гравитациското привлекување меѓу Месечината и Сонцето обезбедува појава на две плими и две осеки при секој месечев ден, или пак на секои 24 часа и 50 минути. Од оваа причина, постои празнина од 12 часа и 25 минути меѓу секоја плима и осека.
Гравитациските сили ги притискаат камењата подлабоко во Земјата, зголемувајќи ја нивната густина, како што се зголемува длабочината. Мерењата на гравитациското забрзување и гравитацискиот потенцијал на Земјината над и на Земјината површина може да се искористи за потрага на минерални резерви (Погледајте гравитациска аномалија и гравиметрија). Површинското гравитациско поле дава информации за динамиката на тектонските плочи. Геопотенцијалот на површината наречен геоид е еден од описите на Земјиниот облик. Геодиот би бил светското средно ниво на морето доколку океаните се во рамнотежа и би се протегале низ континентите (налик на мали тесни канали).
Топлински проток
мини|Модел на топлинското струење на Земјиниот плашт. Тенките црвени столбови се плаштови перјаници.
Земјата се лади, и добиениот топлински пренос го создава Земјиното магнетно поле преку геодинамото и тектониката на плочите преку плаштовото струење. Главните извори на топлина се првичната топлина и радиоактивноста, иако постојкат и придонеси од фазните премини. Топлината најмногу се носи на површината преку топлинското струење, иако постојат ва гранични топлински слоеви – Гутенберговиот прекин и литосферата – каде топлината се пренесува преку струење. Дел од топлината се носи од дното на Земјиниот плашт преку плаштови перјаници. Текот на топлината на Земјината површина е за , и потенцијален извор на геотермална енергија.
Вибрации
мини|Приказ на деформации на еден блок од страна на просторни и површински бранови (Погледајте сеизмички бранови).
Сеизмичките бранови се вибрации кои патуваат низ внатрешноста на Земјата или по нејзината површина. Целата Земја може да осцилира во облици кои се нарекуваат нормални колебања или Земјини слободни осцилации. Движењата на тлото предизвикани од брановите или нормалните колебања се мерат со помош на сеизмографи. Ако брановите доаѓаат од месен извор како на пример земјотрес или пак експлозија, мерењата се вршат на повеќе од една местоположба и можат да се користат за определување на положбата на изворот. Местоположбите на земјотресите обезбедуваат информации за тектонските плочи и плаштовото струење..
Мерењата на сеизмичките бранови претставуваат извор на информации за областа низ кои патуваат брановите. Ако густината или составот на карпата се промени одеднаш, дел од брановите се одбива. Одбиените бранови може да обезбедат информации за површинската структура. Промените во насоката на движење сее нарекува прекршување, и може да се искористи за одредување на длабинската структура на Земјата.
Земјотреси претставуваат опасност за луѓето. Разбирањето на нивниот механизам, што пак зависи од видот на земјотресот (на пример меѓуплочен или длабински), може да доведат до подобри проценки за опасноста од земјотресите и подобрување на земјотресното инженерство.
Електрична струја
Иако претежно ние струјата ја забележуваме за време на олуи со грмотевици, постои секогаш електрично поле насочено надолу во близина на површината кое во просек има 120 волти на метар. Релативно во однос на цвртата земја, атмосферата има збирен позитивен полнеж поради бомбардирањето од космичките зраци. Струја со јачина од 1800 ампери протекува низ целиот свет. Протекува надолу од јоносферата над поголем дел од Земјата и назад нагоре преку олујните облаци. Текот се прикажува преку молњите под облаците и црвените виленици над облаците.
Различни електрични методи се користат во геофизичките испитувања. Некои имаат спонтан потенцијал, потенцијал кој потекнува од земјата поради човековите или пак природните препреки. Земјините струи протекуваат во Земјата и океаните. Тие имаат две потекла: електромагнетна индукција од временско променливото, надворешно Земјиното магнетно поле и движењата на проводните тела (на пример морската вода) низ постојаното Земјино магнетно поле. Распределбата на густината на Земјините струи може да се искористи за забележување на промените во електроспроводливоста на подземните структурите. Герофизичарите можат исто така да ја искористат струјата (Погледајте индуцирана поларизација и електротомографија).
Електромагнетни бранови
Електромагнетни бранови се појавуваат во јоносферата и магнетосферата, како и на Земјиното надворешно јадро. Утринскиот хор се верува дека е предизвикан од високоенергетски електрони, кои се зафатени од Ван Аленовиот појас.Свиркачите настануваат како последица од удари на громови. Шушкањето може да биде создадено од двете појави. Електромагнетните бранови исто така може да се создадат и од земјотреси (Погледајте сеизмо-електромагнетика).
Во Земјиното надворешно јадро, течат електрични струи во спроводното течно железо и се создаваат магнетни полиња преку електромагнетна индукција (Погледајте геодинамо). Алфвеновите бранови се магнетохидродинамични бранови во магнетосферата или на Земјиното јадро. Во јадрото, тие веројатно имаат мал видлив ефект на Земјиното магнетно поле, но поспорите бранови како магнетните Росбиеви бранови можат да бидат еден од изворите на земјомагнетната секуларна промена.
Електромагнетните методи кои се користат за геофизички истражувања вклучуваат преминлива електромагнетика и земјомагнетика.
Магнетизам
Земјиното магнетно поле ја штити Земјата од смртоносниот сончев ветар и долго време се користело за навигација. Тоа потекнува од движењата на течностите во Земјиното надворешно јадро (Погледајте геодинамо). Магнетно поле во горната атмосфера доведува до појава на поларни светлини.
лево|мини|Земјината оска (дипол) е навалена далеку од вртежната оска (сина линија).
Земјиното поле е налик на закосен дипол, но се менува со текот на времето (појава наречена земјомагнетната секуларна промена). Претежно геомагнетниот пол останува во близина на географскиот пол, но во интервали кои траат од 440.000 до еден милион години пред поларитетот на полето на Земјата да се смени. Овие земјомагнетни смени на половите се разгледуваат во рамките на земјомагнетната временска скала на смена на половите, која содржи 184 интервали во последните 83 милиони години, со промена во честотата со текот на времето, со последната смена на половите при т.н. Лашампов настан од пред 41.000 години за време на последната ледена доба. Геолозите забележале земјомагнетна смена на половите во вулканските карпи, користејќи магнетостратиграфииски врски (Погледајте природна позадинска магнетизација), оставајќи сопствена трага која може да се види како паралелни линиски магнетни аномалиски ленти на морското дно. Овие ленти обезбедуваат квантитативна информација за ширењето на морското дно, како дел од тектониката на плочите. Тие се основата на магнетостратиграфијата, што ги поврзува магнетните смени на половите со останатите стратиграфии за да се добие геолошката временска скала. Покрај тоа, магнетизацијата на карпите може да се искористи за мерење на движењето на континентите.
Радиоактивност
Радиоактивниот распад е причина за од Земјината внатрешна топлина, придвижувајќи го геодинамото и тектониката на плочите. Главните изотопи кои се причина за топлината се калиум-40, ураниум-238, ураниум-235 и ториум-232. Радиоактивните елементи се користат за радиометриското датирање, првичен метод за воспоставување нба апсолутната временска скала во геохронологијата. Нестабилните изотопи се распаѓаат во предвидени стапки, и стапките на распад за различните изотопи имаат неколку редови на големина, па радиоактивниот распад може да се користи за прецизно датирање неодамнешните и далечните настани во минатото т.е. геолошки ери. Радиометриското мапирање користи Земјина и воздушна гама спектрометрија за определување на концентрацијата и распределбата на радиоизотопите во близина на Земјината површина, која е корисна за мапирање на карпите и промените.
Динамика на флуидите
Движењата на флуидите се случуваат во магнетосферата, атмосферата, океаните, плаштот и јадрото. Дури и плаштот кој има голема вискозност, се движи како течност во долги временски интервали (Погледајте геодинамика). Овој тек се појавува во појавите како што се изостазијата, глациоизостазијата и плаштовите перјаници. Тековите во плаштот придонесуваат за постоењето на тектониката н плочите а тековите во Земјиното јадро го овозможуваат геодинамото.
Геофизичката динамика на флуидите е првична алатка за физичката океанографија и метеорологија. Вртењето на Земјата има значитерлни ефекти на Земјината динамика на флуидите, поради постоењето на Кориолисовиот ефект. Во атмосферата доведува до создавањето на големоразмерни шаблони како што се Росбиеви бранови и ја определува основната циркулација на движењата на бурите. Во океаните побудуваат големоразмерни шаблони како што се Келвиновите бранови и Екмановите спирали на океанската површина. Во Земјиното јадро, циркулацијата на стопеното железо е структурирана од Тејлоровите колони.
Брановите и другите појави во магнетосферата може да се моделираат користејќи магнетохидродинамика.
Минерална физика