Su objeto de estudio abarca todos los fenómenos relacionados con la estructura, condiciones físicas e historia evolutiva de la Tierra. Al ser una disciplina principalmente experimental, usa para su estudio métodos cuantitativos físicos como la física de reflexión y refracción de ondas mecánicas, y una serie de métodos basados en la medida de la gravedad, de campos electromagnéticos, magnéticos o eléctricos y de fenómenos radiactivos.
La geofísica contribuye a una ubicación adecuada de obras civiles y en la prevención de desastres naturales, asimismo permite optimizar procesos de exploración y extracción de minerales, agua y energía.
Dentro de la geofísica se distinguen dos grandes ramas: La geofísica interna y la geofísica externa.
La geofísica interna analiza el interior de la Tierra y las principales cuestiones que estudia son:
- Sismología, estudia el movimiento de las placas tectónicas y los movimientos telúricos, entre otros
- Geotermometría, estudia procesos relacionados con la propagación de calor en el interior de la Tierra, particularmente los relacionados con desintegraciones radioactivas y vulcanismo.
- Geodinámica, la interacción de esfuerzos y deformaciones en la Tierra que causan movimiento del manto y de la litosfera.
- Prospección geofísica, usa métodos cuantitativos para la localización de recursos naturales como petróleo, agua, yacimientos de minerales, cuevas, etc o artificiales como yacimientos arqueológicos.
- Geotecnia, usa métodos cuantitativos de prospección para la ubicación de yacimientos de minerales e hidrocarburos, así como para las obras públicas y construcción en general.
- Tectonofísica, estudia los procesos tectónicos.
- Vulcanología, Es el estudio de los volcanes, la lava, el magma y otros fenómenos geológicos relacionados.
- Geomagnetismo, estudia el campo magnético terrestre, tanto el interno generado por la propia Tierra como el externo, inducido por la Tierra y por el viento solar en la ionosfera.
- Paleomagnetismo, se ocupa del estudio del campo magnético terrestre en épocas anteriores del planeta.
- Gravimetría, estudia el campo gravitatorio terrestre a través de observaciones en tierra y observaciones satelitales.
- Oceanología, estudia el océano en todas sus escalas. Desde fenómenos locales, hasta fenómenos globales.
- Meteorología, estudia la atmósfera y el tiempo atmosférico, circunscribiéndose a la Tropósfera.
- Aeronomía, es la ciencia que estudia las capas superiores de la atmósfera, donde los fenómenos de ionización y disociación son importantes, desde el punto de vista físico y químico.
- Climatología, estudia el clima terrestre actual y en el pasado geológico.
- Geofísica Espacial, estudia los procesos físicos ligados al plasma presente en la ionosfera y la magnetósfera, y su interacción con el viento solar. La geofísica espacial es principalmente reconocida por el estudio de la transferencia de energía en la magnetósfera que da origen a las auroras polares
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