地球内部物理学旨在用物理学方法探索地球内部的奥秘,包括其结构、组成、性质、及演化过程。它是固体地球物理学的最核心和活跃的研究领域之一,具有广泛的全球影响。不同的观测资料和方法在这里得到运用、融合和发展(包括物理学、应用数学、地震学、重力、地磁学、矿物物理学、地球动力学、大地测量、计算科学等)。因此,也是一个高度跨学科的研究领域, 吸引了不同训练背景的追求者。 对地球的了解也为我们探索其他行星提供了基础。以下为相关研究人员:
宋晓东
主要兴趣包括地球内部的结构与动力学, 特别是地核和和下地幔底部的结构和动力学,以及中国和东亚的岩石圈结构和构造变形。研究主要依赖于地震学和其它地球物理学的数据和方法。
利用地震波,宋晓东教授和保罗·理查兹(Paul Richards)小组发现(Song and Richards 1996 Nature)和证实(Zhang-Song et al. 2005 Science)了地球内核的超速旋转的证据。
早期地球内部各圈层的发现主要来自地震学,包括从地核到莫霍面。 基本原理是当地震波遇到间断边界时,波场会迅速变化(如有反射、折射、衍射等现象),这使我们能够确定边界的特性。在现代地震学中,地震波的传播主要用于揭示地球内部三维结构的精细结构(通过正演模拟或反演层析成像)。尽管三维结构与一维层状地球的偏离通常小于百分之几(在地震波速度或介质密度上),但这种偏离至关重要,因为这种不均一性是驱动地球内部动力过程和地表板块运动的内在原因。对于地球深部的基本发现仍在不断继续。例如,地震数据的积累使监视地球最中心的地核变化成为可能。宋教授和他的同事保罗·理查兹(Paul Richards)使用地震波,首先探测到穿过地球内核的波的传播速度随时间发生变化,这被解释为地球内核超速旋转的证据。该发现帮助人们了解地核的动力状态,被《科学》杂志评选为年度十大科学突破之一,和被《DISVOVER》杂志评为20世纪最重要的发现之一。近几十年来,在观测数据、研究方法和计算能力的突飞猛进的发展,为地球内部物理学这一领域的新的突破提供了契机。