固体地球物理学的分支学科概览
固体地球物理学是一个广泛的领域,包含了多个深入研究的分支学科。其中,大地测量学,作为最古老的学科之一,关注地球形状及地面位置的精确测定。它揭示了地球表面并非平面,且铅垂线方向与真实地面并不垂直,因此,精确测量地面的方位和高程成为了专门的大地测量学研究内容。重力学,与大地测量学密切相关,专注于地球重力场的分布和形成原因,它是通过研究地下物质分布来影响地磁方向的。
地震学作为固体地球物理学的支柱,广泛应用于研究地球内部结构和资源勘探,尤其是石油勘探。人工地震波的利用使得地震勘探成为石油勘探的关键手段,并且地震观测在监测地下核爆方面也起着重要作用。地震学在揭示地球内部信息上处于前沿,其潜力巨大。
地磁学同样历史悠久,战国时期已发现磁石的特性。1600年吉伯的理论为地磁场的早期解释奠定了基础,而高斯的球谐分析则推动了其系统发展。地磁学研究地球磁场的特性、成因和应用,对地质构造和磁性矿床的探索有所贡献,同时与天电学紧密相连。
岩石的磁性与地磁场有关,古地磁学通过研究岩石磁化方向变化来研究地壳运动。地电学则关注地球物质电性变化和电流分布,尽管在找矿方面成效显著,但在解释地球内部结构上仍有待发展。地热学研究地球内部的热源、温度分布和地球的热历史,随着地热能源开发,它成为物理勘探的重要手段。
最后,固体潮和地球自由振荡作为重要课题,前者逐渐发展成独立学科,后者则与地震波一起用于研究地球内部构造。这些学科根据不同的地球物理场,如重力场、地磁场、弹性场等进行分类,各学科的方法和理论独立,但重大问题通常涉及多种地球物理场。例如,地球内部物理学研究地球内部的物理过程,而大地构造物理学和地球动力学尽管侧重点不同,但实际差别微小,都属于应用地球物理学的范畴。
固体地球物理学是用物理学的观点和方法研究固体地球的运动、物理状态、物质组成、作用力和各种物理过程的综合性学科。