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地球物理学（英语：Geophysics）是透过定量物理方法研究地球的自然科学学科。通常使用地震波、重力、电磁、地热和放射能等方法。狭义的地球物理学专指地质学上的应用，包括地球的形状; 重力场和磁场; 内部结构和组成; 动力学和板块构造; 岩浆的产生; 火山活动和岩石形成等[1] 。不过现代地球物理学组织使用更广泛的定义，包括了冰和水在内的水循环； 海洋和大气的流体动力学; 电离层和磁层中的电磁特性与日地关系; 以及月球和其他行星相关的类似问题[1][2][3] 。

地球物理学有许多对于社会需求的应用，如矿产资源、自然灾害预防和环境保护[2] 。地球物理勘测数据则用于分析潜藏的油气和矿脉; 地下水层定位;寻找考古遗迹;确定冰川和土壤的厚度;评估环境复育的场址等等。

地球物理学在19世纪才出现，由自然地理学、地质学、天文学、气象学和物理学的角度出发[4][5] 。然而自古以来，人类已经对地磁、地震等许多地球物理现象进行了探讨。

公元前240年，昔兰尼的埃拉托斯特尼推断地球是圆的，并使用三角学和夏至太阳在埃及两地的角度测量出地球的周长。他也设计出经度、纬度系统[6] 。公元132年，发明家张衡发明了世界上最早的验震器[7] ，或许是关于地震最早的研究。欧洲在1571年后，才由欧特费尔提出地震仪的设计，但并没有建成[8] 。

世界上最早记载关于使用天然磁石制成的指南针，出现在北宋沈括《梦溪笔谈》。欧洲第一个关于指南针的纪录则是在1190年[9] 。

威廉·吉尔伯特1600年出版的《论磁石》标志着现代科学的开始。提出一系列精细的磁力实验报告后，吉尔伯特推测，指南针指向北，是因为地球本身就有磁性[10] 。1687年，艾萨克·牛顿发表了《自然哲学的数学原理》，不仅为古典力学和引力奠定了基础，也解释各种地球物理现象，如潮汐和岁差[11] 。詹姆斯·福布斯于1844年建造了第一台地震仪，能够持续地记录地震活动[8] 。