Badaniem wnętrza Ziemi i procesów wewnętrznych, które kształtują naszą planetę, zajmuje się nauka zwana geologiągeologiageologią, natomiast dyscyplina, która bada wnętrze Ziemi pod kątem fizyki, to geofizykageofizykageofizyka.

Metody badania wnętrza naszej planety dzieli się na pośrednie i bezpośrednie. Do metod pośrednich zaliczamy odwierty, badanie skałskałaskał, które w różny sposób wydostały się z głębszych warstw na powierzchnię Ziemi czy badanie meteorytów. Do metod bezpośrednich zaliczamy natomiast badanie przebiegu fal sejsmicznychfale sejsmicznefal sejsmicznych (fale poprzeczne, podłużne i powierzchniowe), badanie pola magnetycznego czy kierunku sił pola grawitacji oraz na podstawie analizy przewodnictwa elektrycznego skał i innych właściwości fizycznych wnętrza naszej planety.

Dzięki wierceniom udało się poznać budowę skorupy ziemskiej. Najgłębsze odwierty sięgają głębokości 12–13,5 kilometrów. Biorąc pod uwagę fakt, że średni promień Ziemi wynosi 6371 kilometrów, można obliczyć, że przewiercono się zaledwie przez 0,2% drogi do środka globu.

Najgłębsze odwierty:

• 13 500 metrów (odwiert Exxona w dnie Morza Ochockiego na Sachalinie z 2014 r.);

• 12 289 m (odwiert w Katarze z 2008 r.),

• 12 262 m (odwiert SG‑3 na Płw. Kolskim z 1989 r.),

Odwierty na większe głębokości są utrudnione ze względu na rosnącą temperaturę i ciśnienie. Mimo to dzięki takim odwiertom udaje się pobrać próbki skał, a także zmierzyć temperaturę i ciśnienie, jakie panują pod powierzchnią Ziemi. Dużo informacji o budowie skorupy ziemskiej dostarczają też kopalnie głębinowe, jednak umożliwiają badania do głębokości około 4000 metrów.

Aby zbadać głębsze warstwy Ziemi, nie wystarczą metody geologiczne. Dlatego też dużą rolę odgrywają tu geofizycy, którzy dane uzyskują za pomocą analizy przebiegu fal sejsmicznych generowanych przez trzęsienia ziemi, a czasem także przy pomocy specjalnie wywoływanych wybuchów (oczywiście w celach badawczych).

Na pewnych głębokościach rozchodzące się fale sejsmiczne skokowo zmieniają swoje parametry (prędkość), ulegając dodatkowo załamaniu lub nawet odbiciu. Dzięki tym miejscom możemy określić budowę wnętrza Ziemi, wyszczególniając kolejne warstwy zwane geosferami, które rozdzielane są przez powierzchnie nieciągłościpowierzchnia nieciągłościpowierzchnie nieciągłości, gdzie właśnie to zjawisko się objawia. Powierzchnie nieciągłości często tworzone są przez stosunkowo cienkie warstwy, w których następuje bardzo szybka zmiana ich parametrów. Geosfery (warstwy Ziemi) różnią się od siebie m.in. parametrami fizycznymi (temperaturą i ciśnieniem) oraz chemicznymi (składem chemicznym).

Wraz z głębokością wzrasta temperatura i ciśnienie. W górnych warstwach skorupy ziemskiej ze wzrostem głębokości o 33 m temperatura wzrasta o 1°C, co określa się mianem stopnia geotermicznego. Wartość stopnia geotermicznegostopień geotermicznystopnia geotermicznego zależy od bardzo wielu parametrów, m.in. budowy geologicznej. W strukturach młodych stopień ten jest na ogół niższy niż średni dla naszej planety (np. w młodych pasmach fałdowych oraz na obszarach czynnego wulkanizmu), w strukturach starszych zaś jest zwykle wyższy (np. na terenach starych struktur prekambryjskich; w obrębie tarcz krystalicznych).

Słownik