Địa vật lý là một nhánh của khoa học tự nhiên áp dụng các nguyên lý vật lý để nghiên cứu Trái đất . Nó bao gồm một loạt các chuyên ngành phụ, mỗi chuyên ngành tập trung vào các khía cạnh khác nhau của các tính chất vật lý của Trái đất, bao gồm trường hấp dẫn, từ trường, năng lượng địa nhiệt, hoạt động địa chấn, v.v. Lĩnh vực này rất quan trọng để hiểu thành phần, cấu trúc và các quá trình của Trái đất, có ứng dụng rộng rãi trong dự đoán thiên tai, thăm dò tài nguyên thiên nhiên và bảo vệ môi trường.
Trái đất bao gồm nhiều lớp, bắt đầu từ bề mặt: lớp vỏ, lớp phủ, lõi ngoài và lõi trong. Mỗi lớp có tính chất vật lý và hóa học riêng biệt. Lớp vỏ là lớp ngoài cùng, mỏng và rắn chắc. Bên dưới nó là lớp phủ, ở dạng bán lỏng và truyền nhiệt từ bên trong Trái đất lên bề mặt. Lõi được chia thành hai phần: lõi ngoài lỏng và lõi trong rắn, chủ yếu bao gồm sắt và niken. Các lớp này có thể được nghiên cứu thông qua sóng địa chấn, được tạo ra bởi trận động đất, truyền đi với tốc độ khác nhau tùy thuộc vào mật độ và trạng thái của vật liệu mà chúng đi qua.
Trọng lực, một lực cơ bản của tự nhiên, thay đổi một chút trên bề mặt Trái đất do sự khác biệt về địa hình, sự phân bố khối lượng và sự thay đổi mật độ bên dưới bề mặt. Trắc địa là khoa học đo lường và tìm hiểu hình dạng hình học, định hướng trong không gian và trường trọng lực của Trái đất. Bằng cách nghiên cứu các biến đổi trong trường hấp dẫn của Trái đất, các nhà địa vật lý có thể suy ra thông tin về sự phân bố khối lượng bên trong Trái đất, điều này rất quan trọng để hiểu các chuyển động kiến tạo, đẳng tĩnh và sự thay đổi mực nước biển.
Trái đất tạo ra một từ trường, bảo vệ hành tinh khỏi bức xạ mặt trời và vũ trụ. Từ trường này được tạo ra bởi sự chuyển động của sắt nóng chảy ở lõi ngoài Trái đất. Cổ từ học nghiên cứu lịch sử từ trường của Trái đất bằng cách kiểm tra sự định hướng của các khoáng chất từ tính trong đá. Những nghiên cứu này rất quan trọng trong việc hỗ trợ lý thuyết kiến tạo mảng và sự trôi dạt lục địa bằng cách chỉ ra rằng các lục địa đã di chuyển theo thang thời gian địa chất và từ trường Trái đất đã đảo ngược nhiều lần trong suốt lịch sử.
Địa chấn học là nghiên cứu về động đất và sóng địa chấn di chuyển qua và xung quanh Trái đất. Sóng địa chấn được tạo ra khi có sự giải phóng năng lượng đột ngột trong lớp vỏ Trái đất, tạo ra động đất. Có hai loại sóng địa chấn chính: sóng cơ thể (sóng P và sóng S) và sóng bề mặt. Sóng P (sóng sơ cấp) là sóng nén di chuyển nhanh hơn và đến trước, trong khi sóng S (sóng thứ cấp) là sóng biến dạng đến sau sóng P. Bằng cách phân tích thời gian để những sóng này truyền qua Trái đất, các nhà khoa học có thể suy ra cấu trúc và thành phần bên trong Trái đất.
Năng lượng địa nhiệt đề cập đến nhiệt lượng chứa trong Trái đất, có thể được truy cập và sử dụng để sưởi ấm và tạo ra điện. Năng lượng này bắt nguồn từ sự hình thành Trái Đất và sự phân hủy của các chất phóng xạ trong vỏ Trái Đất. Độ dốc địa nhiệt, đo lường sự gia tăng nhiệt độ theo độ sâu, thay đổi tùy thuộc vào vị trí địa lý và điều kiện địa chất. Các khu vực có hoạt động địa nhiệt cao, chẳng hạn như suối nước nóng, mạch nước phun và vùng núi lửa, là những vị trí đắc địa để khai thác năng lượng địa nhiệt. Nguồn năng lượng tái tạo này là một lĩnh vực nghiên cứu và phát triển quan trọng trong địa vật lý.
Địa vật lý là một lĩnh vực đa ngành giúp thu hẹp khoảng cách giữa vật lý và khoa học Trái đất . Bằng cách áp dụng các nguyên tắc và kỹ thuật vật lý, các nhà địa vật lý có thể thăm dò bên dưới bề mặt Trái đất, tiết lộ thông tin vô giá về cấu trúc, lịch sử và các quá trình động học của hành tinh. Kiến thức này không chỉ nâng cao hiểu biết của chúng ta về Trái đất mà còn có những ứng dụng thực tế trong việc thăm dò tài nguyên, bảo vệ môi trường và phòng chống thiên tai, khiến địa vật lý trở thành nhân tố chính góp phần giải quyết một số thách thức cấp bách nhất hiện nay.
