2.

Áreas de estudio

La subdivisión del amplio tema de la geofísica en varias ramas requiere la clasificación de las distintas tareas. Sin embargo, en un sentido estricto, esta disciplina abarca todos los campos dedicados a la investigación del interior de la Tierra, de su atmósfera, de su hidrosfera (el agua) y de su ionosfera (atmósfera superior ionizada). Se incluyen campos relacionados en las descripciones siguientes.

1.

Física de la Tierra sólida

Abarca todos los temas dedicados al interior de la Tierra; implica el estudio del comportamiento de la materia terrestre desde la corteza al núcleo, en particular el relacionado con el tamaño, la forma, la gravedad, el magnetismo y la sismicidad de la Tierra. El campo especializado de la geodesia está concernido por la determinación de la forma y del tamaño de la Tierra y por la localización de puntos particulares sobre su superficie. En este estudio están implicados la determinación del campo gravitatorio y la observación de cambios en la rotación terrestre, en la situación de los polos y en las mareas. Dos nuevas técnicas para la realización de las medidas geodésicas, la interferometría lejana (VLBI) y el alineado láser con satélite (SLR), han sido usadas para determinar, con una precisión de milímetros, las velocidades con las que los continentes se separan o se acercan unos de otros. Ver Tectónica de placas.

2.

Magnetismo terrestre

El geomagnetismo estudia los fenómenos magnéticos que aparecen en la Tierra y en su atmósfera. La generación de los campos magnéticos parece estar relacionada con el movimiento de materia fluida conductora de electricidad en el interior de la Tierra, de tal forma que el planeta actúa como una dinamo autoexcitada. La materia conductora y el campo geomagnético podrían estar controlándose mutuamente. El estudio de este problema se conoce como magnetohidrodinámica o hidromagnetismo. El estudio de como el campo magnético ha cambiado a lo largo de la historia terrestre, llamado paleomagnetismo, ha suministrado las primeras pruebas sólidas de la teoría de la tectónica de placas.

3.

La gravedad y las mareas

La gravedad (gravitación) es la fuerza atractiva ejercida por la masa terrestre. El gradiente del potencial gravitatorio —la fuerza de la gravedad— es perpendicular a la superficie de la Tierra, por tanto la fuerza es vertical. Los gravímetros son balanzas muy sensibles usadas para realizar medidas relativas de gravedad. Las diferencias medidas, provocadas por variaciones en la densidad de la Tierra, se llaman anomalías de Bouguer.

La rotación de la Tierra entre los campos gravitatorios de la Luna y del Sol imponen cambios periódicos en el potencial de cualquier punto del planeta. Las mareas son el efecto más visible; además de las mareas marinas, se producen mareas en la Tierra en forma de pequeñas deformaciones de la corteza.

4.

Sismología

Una mejor comprensión de la actividad sísmica ha sido posible con el descubrimiento de que los grandes terremotos se producen por el movimiento de las placas tectónicas de la Tierra. Además, casi todo lo que podemos suponer sobre el manto y el núcleo terrestre se ha deducido por el análisis del paso de ondas sísmicas por el centro de la Tierra. En esta década, los geofísicos han hecho grandes avances en la comprensión de la corteza y del manto superior, una zona llamada litosfera. Los logros más importantes en la investigación de esta zona han sido posibles gracias al uso de una técnica sonar desarrollada originalmente en sismología para encontrar petróleo y gas, llamada perfilado sísmico por reflexión.

5.

Hidrología

Es la ciencia principal que estudia las aguas continentales sobre y bajo la superficie terrestre y en la atmósfera. La circulación constante de agua desde la tierra y el mar a través de la biosfera y de la atmósfera por evaporación, por evapotranspiración (perdida de agua de los suelos por evaporación y por transpiración en las plantas), por precipitación y en corrientes, constituye el ciclo hidrológico.

6.

Vulcanología

Los estudios vulcanológicos se refieren a la erupción en superficie de magma (materia rocosa fundida) y de gas desde el interior de la Tierra y a las estructuras, los depósitos y los terrenos asociados con esta actividad.

Aunque ningún conjunto único de actividades volcánicas indica de forma fiable la aparición de nuevos sucesos, algunos procesos suministran a los geofísicos pistas sobre posibles erupciones futuras de volcanes. Estos fenómenos engloban cambios en la fuerza y en la orientación del campo magnético terrestre, proliferación de microterremotos, incrementos del flujo de calor, a veces detectados por termopares o por fotografías aéreas de infrarrojos, variaciones en las corrientes eléctricas locales en el interior de la Tierra, aumentos de las expulsiones de gas en fumarolas y en respiraderos, y abombamiento de los domos de magma.

7.

Electricidad terrestre

Las corrientes eléctricas estáticas o alternas que fluyen bajo tierra están inducidas por campos eléctricos o magnéticos, naturales o artificiales. La resistencia eléctrica en las profundidades se mide con sondeos llamados magnetotelúricos. Los geofísicos han determinado gracias a las corrientes inducidas y a las variaciones geomagnéticas que la conductividad generalmente crece con la profundidad.

8.

Fenómenos atmosféricos

La física de la atmósfera baja, donde el aire tiene densidad suficiente como para estar sometido a las leyes de la dinámica de fluidos, es el dominio de la meteorología. En los últimos años, las técnicas de teledetección han empezado a jugar un papel fundamental en el control de las tormentas y de otros fenómenos atmosféricos transitorios, como los relámpagos (véase Rayo).

Los fenómenos de la atmósfera alta son el tema de estudio de la aeronomía y de la física magnetosférica. El campo magnético terrestre reacciona con el viento solar para formar una especie de vaina, llamada magnetosfera, que actúa como una dinamo natural gigante, de más de 100.000 km de lado a lado. Cuando partículas de alta energía llegadas desde el Sol penetran en esta vaina y entran en los cinturones de radiación de Van Allen, se crea el fenómeno llamado aurora boreal.