地球内部物理学

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  地球内部物理学汉语拼音:diqiu neibu wulixue;英语:physics of the earth's interior),利用观测到的各种地球物理、地球化学资料以及地质现象来研究地球内部结构、物质性质和状态、化学组成及其物理过程的学科固体地球物理学的分支。它与固体地球物理学中的其他分支学科相互交叉重叠。

  B.古登堡H.杰弗里斯于20世纪30年代和40年代利用地震波的走时研究地球内部的速度分布,奠定了该学科的基础。古登堡于1939年和1951年两次编辑出版了《地球的内部构造》一书,系统地讨论了地球内部物理学中的许多问题。1959年他又写了《地球内部物理学》一书,初步形成这一分支学科。杰弗里斯所著《地球》也是研究地球内部物理的重要著作。

  由于地球内部的力学热学化学性质决定了地表地质构造的演化过程、矿产分布以及地震火山的发生,因而地球内部物理学与研究人类生存的环境有着密切的关系。它的主要内容包括:

  1. 利用地震波传播特性研究地球内部的细结构。地震射线能够穿透整个地球内部,然后又返回地面,因此它是研究地球内部最主要的手段。面波的频散、地球自由振荡的本征周期都同地球内部的力学性质有关。研究地震波在层状和横向不均匀介质中传播的理论,从地震波的不同性质反演地球内部的结构和力学参数,是地球内部物理学的一个重要方面。
  2. 利用重力场资料研究地球内部构造和物质分布,因为地面重力反映出地球所有物质引力的总和。如把地面的重力位分解成不同波长的成分,它们便可能显示出不同深度的物质密度。
  3. 利用地球的电磁感应特性研究地球内部构造和电磁性质。因为地球的基本磁场是由地核和地幔–地核边界的条件所决定,它同地核物质的运动方式有关。电磁感应可以研究地球内部电导率的分布。
  4. 研究地球的热状态和热历史。地球内部的热学性质和热历史由地球初始热状态、地球内部放射性源的分布以及不同深度的热传输机制所决定,它同地球的演化有密切关系。
  5. 研究地球内部的物质组成。可以从两方面着手:一是利用测量所得的地球内部物理参数同矿物和岩石的实验数据以及地球化学的理论结果相比较;另一方面是利用迁移到地表的深部物质或陨石进行研究。
  6. 比较地球同其他行星内部结构的异同,研究它们的发展过程。由于行星系起源和行星演化的一致性,地球内部的物理性质和物质组成也可以从其他行星或陨石的研究中得到借鉴。

  随着板块构造理论、现代观测技术及计算技术的发展,对地球的研究正从静态的研究转向“动力学”地球研究。地球内部物质的运动和演化已成为地球内部物理学研究的重要内容。