地球物理学 (geophysics),是 地球科学 的主要学科之一,是通过定量的 物理方法 (如: 地震弹性波 、重力、地磁、 地电 、地热和放射能等方法)研究地球以及寻找地球内部矿藏资源的一门综合性学科,研究范围包括地球的地壳、 地幔 地核 大气层
传统地球物理学主要指固体地球物理学,现代地球物理学的研究延伸到 地球大气层 外部的现象,例如 电离层 电机效应(ionospheric dynamo)、极光放电(auroral electrojets)和 磁层顶 电流系统( magnetopause current system),甚至延伸到其他行星及其卫星的 物理性质
地球物理学的很多问题与天文学的相似,因为研究对象很少能直接观察,结论应当说主要是根据物理测量的数学解释而得出的。这包括 地球重力场 测量,在陆地和海上用 重力测量仪 ,在空间则用 人造卫星 ;还包括 行星磁场 的磁力测量;又包括地下地质构造的地震测量,这用地震或人工方法产生的弹性 反射波 和弹性 折射波 来进行(参阅seismic survey )。
用地球物理技术来进行的研究,证明在为支持 板块构造学 (plate tectonics)理论提供证据方面是极其有用的。例如, 地震学 资料表明,世界 地震带 标示出了组成地球外壳的巨大 刚性板块 的边界,而 古地磁学 研究的发现,又使得追索 地质历史时期 大陆的漂移成为可能。
地球物理学是地球科学的主要学科之一。用物理学的原理和方法研究 固体地球 、海洋、大气、 近地空间环境的运动、物理状态、物质组成、 作用力 和各种物理过程的一门综合性学科。是物理学、数学、地质学、天文学、化学等诸多学科的交叉学科。广义的地球物理学包括固体地球物理学、大气物理学、海洋物理学、空间物理学等分支学科。狭义的地球物理学指固体地球物理学。
地球物理学学科中的 地震学 地磁学 两个领域有着悠久的历史,在这两个方面我国均为先驱。 我国古书籍中就记载有早至公元前20世纪关于极光的现象。东汉 张衡 在公元132年设计制造了世界上最早的 地震仪 —— 候风地动仪 。我国约于10世纪就已将 指南针 用于航海。唐僧一行(683-727)、宋 沈括 (1031-1095)均对有关地球物理问题作过研究。地球物理学也是早期 经典物理学 的重要研究内容。牛顿由研究地球和月球的运动而发现了 万有引力 ,由此产生了重力学;牛顿以后的许多数学家和物理学家都曾对地球物理学的研究作出过重要贡献,为地球物理学的形成和发展奠定了基础。
地球物理学的发展与科学本身的发展条件和人类生存需要密切相关。 在18、19世纪时地球物理学的一系列问题是物理学中引人注目的领域。20世纪20年代开始利用 地震波 走时理论研究地球内部的分层结构取得突破性进展。30年代兴起的 地球物理勘探 (特别是 地震勘探 ),对资源的开发和利用起到了关键作用。40年代,特别是 第二次世界大战 以后发展起来的地壳与上地幔的地震探测极大地深化了人类对 岩石层 (圈)的认识。50年代开始的地震 预测研究 受到世界各国的关注。另外,人类在本世纪初探测到了 电离层 ,随后实现了 无线电通信 。50年代末人造卫星发射成功,发现了 辐射带 太阳风 磁层顶 ,空间物理学迅速发展为一门独立学科,为人类航天活动提供环境认识的保证。
50年代的国际地球物理年,舰年代的上地幔计划,70年代的 地球动力学计划 、国际 磁层 计划,幼年代、切年代的国际岩石层(圈)计划、 地圈 生物圈 计划、全球电离层和 热层 计划、 国际日地物理计划 ,使地球物理学研究取得了新的进展。 板块构造学说 的提出和 新地球观 的形成, 日地空间 各层次能量 耦合作用 的发现,改变了一系列 传统观念
近代正在发展的岩石层(圈)地震层析成象,全球与区域的 三维结构 ,复杂 地质构造 中地震波理论,地震 震源 的动力学破裂理论,地球内部介质的 不均匀性 非线性 特征,热动力机制与演化,环境地球物理, 地震灾害 预测,流体在岩石层(圈)介质中的作用,日地系统整体变化和地球空间环境预报,反演理论与方法等方面的研究,以及大型快速电子 计算机 、航空、海洋和 空间探测 技术的应用,将进一步提高地球物理的研究水平,深化人类对地球物理问题的认识。
地球物理学是一门应用性很强的 基础学科 ,它的研究成果有助于增进人类对所生息的地球及其周围 空间环境 科学认识 ,而且支持着众多的国民经济建设中具有重要意义的 产业部门 或高科技领域。例如,勘探和开发利用石油与天然气、 地热资源 、金属与非金属矿藏,预测与预防(或防治)诸如地震、火山、滑坡及 岩爆 等自然灾害,保护与监测地球 生态环境 ,保障目地空间环境中航天 飞行安全 等。今天,地球物理学已成为地球科学中最具活力的学科之一,并且与地质科学有密切联系,其研究成果将对21世纪人类的生存发展产生重要影响。
当代地球物理学面临严峻的挑战,如自然灾害、能源需求急增、 资源短缺 环境恶化 、人口增长对土地的压力等均直接威胁着人类的生存与进步,空间开发国际竞争则直接关系到国家安全和利益。地球 物理学家 必须投入研究和解决一系列严峻的挑战性问题,为确保 人类社会 的可持续发展作出贡献。
地球物理学包括 固体地球物理学 和空间物理学两个 二级学科 地球物理学用 物理学的原理 和方法,对地球的各种物理 场分布 及其变化进行观测,探索地球本体及 近地空间 的介质结构、物质组成、形成和演化,研究与其相关的各种自然现象及其变化规律。在此基础上为探测 地球内部结构 与构造、寻找能源、资源和环境监测提供理论、方法和技术,为 灾害预报 提供重要依据。已故著名地球物理学家 赵九章 先生是这样形容地球物理学的——“上穷碧落下黄泉、两处茫茫都不见”。
地球物理学的研究内容总体上可以分为应用和理论地球物理两大类。应用地球物理(又称勘探地球物理)的研究范围比较广泛,主要包括能源勘探、金属与非金属勘探、环境与工程探测等。勘探地球物理学利用地球物理学发展起来的方法进行找矿、找油、工程和环境监测以及构造研究等,方法手段包括地震勘探、 电法勘探 重力勘探 磁法勘探 地球物理测井 放射性勘探 等,通过先进的地球物理测量仪器,测量来自地下的 地球物理场 信息,对测得的信息进行分析、处理、反演、解释,进而推测地下的结构构造和矿产分布。勘探地球物理学是石油、金属与 非金属矿床 地下水资源 大型工程 基址等的勘察及探测的主要学科。
理论地球物理研究对地球本体认识的理论与方法。如: 地球起源 、内部圈层结构、 地球年龄 地球自转 与形状等,具体包括地震学、地磁学、地电学、地热学和重力学等。理论地球物理学通过 地震波场 和电磁波场探测发现了位于 上地幔 软流层 ,为 活动论 的新的地球观提供了惟一站得住脚的理论依据;通过全球大地 热流量 的测量圈定了热的 洋脊 和冷的 消减带 ,结合 古地磁 研究结果和 大洋中脊 条带状磁异常 特征,为 海底扩张 和大陆飘移学说提供了令人信服的佐证;通过全球 地震活动性 震源 空间分布 特征、全球重力、地磁和 地热测量 ,为 板块边界 的划分提供了准确的依据;综合各种全球性的地球物理观测结果,对 地球热状态 、岩石圈热结构和 流变性质 提供了新的认识,为一直悬而未决的 板块运动 驱动机制问题的解决提供了新的依据。
地球物理学 是以地球为研究对象的现代应用物理学,这门学科从20世纪初就自成体系。到了20世纪60年代发展极为迅速,地球物理学包含许多分之学科,涉及陆、海、空三域,是天文、物理、数学、化学和地质学之间的一门 边缘学科 。随着时代的发展,地球物理学的 多学科交叉 现象越来越明显,数学、物理、 计算机科学 、天文学等众多学科的发展大大促进了地球物理学的发展。在地球物理学天地里,既可以从事 地磁场起源 、地震发生机理这样的极负挑战性的研究,可以从事油气勘探、 矿产勘探 这样的关系到国家经济建设的 应用性研究 工作,也可以从事大气物理等 交叉学科 的研究工作。通过地球物理学专业培养出来的学生要掌握系统的 数学物理 基础理论和基本知识,有较强的 计算机应用 能力和较高的外语水平,具有扎实的地球物理专业知识和基本的实验技能,受过从事基础研究或应用研究的初步训练,具有较强的 知识更新 能力。
地球物理学
重力学 Gravity):
研究关于 地球重力 的科学,研究范围包括地球上的重力现象、重力分布、 重力场 及其他相关性质的研究。
地磁学 Geomagnetism):
研究地球和 大气圈 之磁性的科学,主要研究有磁性的现象、来源、磁场等方面。
地电学 Geoelectricity):
研究地球电场的科学,藉以推导地球内部介质的物性、组成和分布状态。
地热学 Geothermometry):
研究地球热的科学,包括地球的温度、内部的热流、地表 温度分布 的现象及地球热能的来源等。
地球物理探勘学(GeophysicalProspecting):
此为地球物理技术的运用,包括地震、 地电 、重力和地热等方面,可利用在石油、金属与 非金属矿床 地下水资源 及工程基址等的探勘及探测上。
地球物理学研究范畴
地球物理学就是以地球为对象的一门应用物理学。这门学科自20世纪之初就已自成体系。到了20世纪六十年代以后,发展极为迅速。它包含许多分支学科,涉及海、陆、空三界,是天文、物理、化学、地质学之间的一门 边缘科学 。作为一个天体来研究地球,地球物理学和 天体物理学 是分不开的;研究地球本身的结构和发展时,地球物理学又和地质学有很密切的联系。但地球物理学所探讨的范围远不止此,它还包括研究地面形状的 大地测量学 ,研究海洋运动的 海洋物理学 ,研究低空的 气象学 大气物理学 ,研究高空以至行星际 空间物理 学,研究地球本体的 固体地球物理学 (或叫做地体学),还有一些较小的分支,如 火山学 冰川学 大地构造物理学 等等。这些学科中,有的又各有独立的分支。 人造卫星 出现后, 地球物理现象 的观测扩展到了 行星际空间 行星物理学 是地球物理学的一引伸,但它所要解决的问题,离地球越来越远了。
地球物理学,如果狭义的理解,指的就是固体地球物理学。这一般又可分为两大方面:研究大 尺度现象 和一般原理的叫做普通地球物理学,利用由此发展出来的方法来勘探有用矿床和石油的,叫做 勘探地球物理学 (或物理探矿学)。应用于 工程地质勘探 工程检测 的发展为 工程地球物理学 ,应用于环境探测和监测及环境保护而形成的环境地球物理学。地球物理学形成了独立的分支学科: 地震学 、重力学、 地电学 地磁学 ,还有正在发展可能形成 地热学
意大利火山喷发
1. 从事地质类专业勘查,以科研工作为主要方向,通过各种 地球物理 方法从事地质研究。包括复杂地质条件下大型岩体工程 稳定性分析 的理论与方法;地震正反演及 地震数据处理 中的热点问题研究; 重大工程 建设和 城市发展 中的环境工程地质问题;灾害环境下重大工程安全性问题的 基础研究 ;滑坡形成机理与预测预报等。可以到地质调查局、海洋局等相关单位就职或科研院所,大专院校做相关的研究,教学工作。
2. 预测 自然灾害 ,利用各种数字 地震台网 和台站 观测数据 为基础,结合重力、形变等地球物理观测手段,通过 震源运动学 与动力学、近断层 地面运动 和重力变化场等方面的研究,为地震发生机理研究与 地震预测 提供理论指导。开展工程与城市 防震减灾 基础理论 应用技术研究 ;开展 地震区划 理论研究,编制地震区划图;开展 强震观测 震害调查 场地勘测与工程结构测试与分析;开展 城市灾害 预警和减灾技术、地震紧急 救援技术 方法研究
3. 从事工程探测类,通过地球物理方法,探测工程、建筑进行水文工程地质、 城市环境 与建筑基础以及 地下管线 铺设情况的勘查等,通过工程地质、浅层地球物理与岩土力学的理论、 实验研究 和工程实践及其信息综合集成,认识 地球表层 物质、结构、状态及其在自然和工程作用下变形破坏机理与过程,评价工程岩土体的稳定性及其 环境效应 ,寻求相应的 工程技术 与处理措施,保证重大工程的安全构筑与运行,实施工程建设与环境保护、改善相互协调。
4. 用以勘查石油与天然气和 煤田地质构造 ,寻找金属与 非金属矿产 ,可以到涉及到煤田、油田、矿井性质的国有大中型企业做相关 技术性工作 中国石化 中国石油 中国海洋石油 等大型国企都有大量的地球物理学专业人才。
5. 做相应的地球物理软件程序设计,地球物理仪器开发等工作,广泛应用于环保、城市给排水、地质、冶金、 卫生防疫 、商检、农业、渔业及教育科研等多个领域,这是在国内较为紧缺的行业。
地球物理学家
6. 其他 工程应用 。提供 区域地质 ;矿产地质; 工程地质勘查 地球物理勘查 ;水文凿井; 城市地下管线 勘测及系统建设;路、桥、 基桩 质量 无损检测 地质灾害评估 与治理; 地形测量 、工程测量;管道测漏; 地理信息系统 建设; 专题地图 制作;农业地质; 旅游地质 非开挖 管线铺设; 岩矿测试 ;矿产品开发等服务。总之,地球物理专业主要致力于开展战略性、综合性、先导性的应用基础创新研究,以解决国家在进行水电、矿山、 油气勘探 、铁路、交通、国防等部门工程建设中所提出的各种 工程地质力学 、地表结构、勘探地震资料处理难题。随着 国民经济 的快速发展,随着 市场需求 的不断增长,地球物理专业有着越来越广阔的发展空间。
主干学科 :( 地质学 、物理学)、数学、信号与系统、 计算机技术
主要课程 :地球物理学( 地震学 重力学 地磁学 地电学 )、地球物理观测、地球物理数据处理、地球物理正反演、地球物理 资料解释 、地质学、 电动力学 、场理论、 连续介质力学 、信号与系统、数学物理方程、 积分变换 复变函数 计算机及信息处理等
主要实践性 教学环节 :包括主要课程的实验和实习、野外地质实习、毕业实习等,一般安排6周~12周。
修业年限 :四年
授予学位 理学学士
地球物理学专业的主干学科概况
尽管关于地球物理学的研究具有数百年的悠久历史(关于 地球磁场 起源于地球内部的文献发表于1600年),但作为一个独立的学科却只有100多年 的历史。1898年,德国 哥廷根大学 设立了世界上第一个地球物理学教授职位,并成立了世界上第一个地球 物理研究所 。在这里,著名地球物理学家 Wiechert开设了一系列关于地球物理观测仪器的课程,培养出了如Gutenberg、Gaiger等一批闻名世界的地球物理学家。
中国的地球物理学是经过了几代人的艰苦努力而发展起来的。1952年,根据新中国经济建设对 矿产资源 的需求, 北京地质学院 (现改为 中国地质 大 学)和长春地质学院(现合并到 吉林大学 )相继成立了地球物理系。从此,一个正规的地球物理 教育体系 逐渐地建立了起来。1956年, 成都地质学院 (现改名为 成都理工大学)宣告成立,其勘探地球物理系在1958年开始招生。上述3所地质学院当时均隶属于 地质矿产部 ,其地球物理学 课程设置 侧重于地球 物理方法 在固 体矿产、石油和天然气勘探及工程勘探中的应用(应用或勘探地球物理)。这3所学校为新中国培养了大约15000名地球物理工程师和 应用地球物理学 专家。
与上述各地质学院不同,新中国的综合性大学和研究机构侧重于地球物理学理论的研究与教学。1956年北京大学设置了地球物理学课程,1958年成立地球物理系;中国科学技术大学在1959年设立地球物理系;云南大学在20世纪60年代初开设地球物理学课程。综合性大学40多年来为我国固体地球物 理学、航天、通讯和 太空科学 领域培养了许多优秀的骨干人才,教学科研水平受到国内外同行的肯定,是我国培养固体地球物理学和 空间科学 人才的重要基地。
在20世纪50年代末和60年代初,随着 固体矿产 碳氢化合物 能源勘探任务的增加,国家对应用(勘探)地球物理学人才的 需求量 也极大地上升了。 为了满足国家的需要,当时隶属于不同部委的大约10所 大学和学院 招收地球物理学或应用地球物理学生,这些学生主要是地球物理专门化的学生。因此,地球物理 学毕业生急剧增加。
1966年"文化大革命"开始,所有地质(矿业)学院和综合性大学基本上停止招生,直到1972年复课。1972年到1976年,地球物理学教育是非学位教育,学制从4年改为3年。
表1 1997年授予地球物理学学士学位高校一览表
学校名称
隶属关系
授予学士学位情况
备 注
教育部
理学学士

中国科学院
理学学士

教育部
理学学士

中国地震局
理学学士

教育部
工学学士

教育部
工学学士

教育部
工学学士

地质矿产部
工学学士

地质矿产部
工学学士

地质矿产部
工学学士

地质矿产部
工学学士

地质矿产部
工学学士

河北地质大学
地质矿产部
工学学士

教育部
工学学士

煤炭工业部
工学学士

西南石油大学
石油天然气公司
工学学士

石油天然气公司
工学学士

石油天然气公司
工学学士

冶金工业部
工学学士

核工业部
工学学士

教育部
工学学士

注:[1]、[2] 中国地质大学(北京) 中国地质大学(武汉) 原名为北京地质学院;[3] 长春科技大学 原名为长春地质学院;[4]成都理工大学原名为成都地质学院;[5] 西安工程学院 原名为 西安地质学院 ;[6] 石家庄经济学院 原名为 河北地质学院
随着国家 经济体制改革 的发展,在20世纪90年代地学所涉及的勘探行业开始萎缩。由此而带来的后果是毕业生就业市场变得饱和。在这种形势的逼迫 下,原来的"专业"院校纷纷扩展自己的办学领域,地质矿产部所属的地质学院多数改换了校名。地球物理 教育事业 处于历史上最困难的时期。
1998年教育部颁布实施新修订的《 普通高等学校本科专业目录 》。在这一《专业目录》中,开设了40余年的应用地球物理专业与勘察工程、水文地 质与工程地质(部分)、 应用地球化学 (部分)等专业合并,统称为"勘查技术与工程"。在这个新专业中,勘查(探)地球物理(应用地球物理)仅 被作为 一种技 术方法而不是一个专业,这直接影响了地球 物理学 专业的发展。新《专业目录》公布后,有关高校为了地球物理学的 学科专业 建设,同时也为了满足社会经济发展对 地球物理专业人才的需要,在1998年以后纷纷设立了地球物理学专业。到目前为止,开设地球物理学专业的高校已达到10所(见表2),其中大部分学校的地 球物理学专业是在原勘探地球物理(应用地球物理)的基础上发展起来的。虽然其课程设置各具特色,但尚未形成地球物理学的规范 课程体系
表2 2009年开设地球物理学专业高校一览表
学校名称
隶属关系
授予学士学位情况
备注
教育部
理学学士

中国科学院
理学学士

教育部
理学学士

教育部
理学学士

教育部
理学学士

教育部
理学学士

教育部
理学学士

教育部
理学学士

教育部
理学学士

教育部
理学学士

教育部
理学学士

教育部
理学学士

成都理工大学
四川省
理学学士

广西壮族自治区
理学学士

东北石油大学
黑龙江省
理学学士

防灾科技学院
国家地震局
理学学士

注:[1]原长春科技大学于2000年并入新吉林大学。[2]原西安工程学院于2000年并入新长安大学。[3]原 桂林工学院 ;[4]原武汉测绘科技大学并入 武汉大学 后设 的一个学科。
地球物理学是在20世纪发展起来的重要边缘学科之一。在 碳氢 能源与 固体矿产资源 的勘探与开发、地质灾害的预防与监测、地球环境保护和 污染监测 等 方面发挥着越来越大的作用。在历史上,地球物理学的发展主要体现在三个方面:(1)不断改进仪器性能和观测技术,提高 数据采集 精度;(2)不断改进数据处 理和 解释方法 ,提高信息处理、提取和解释的精度;(3)不断提出新的物理参数,扩大信息来源和 信息量
在科教兴国和可持续发展的战略框架下,地球物理学面临着新的挑战和时代赋予的机遇,在地球内部圈层结构,物质-能量的交换和耦合及深层要素等前沿领域有着艰巨的攻关任务。为了深化对地球本体的认识,为资源、灾害、环境和 全球变化 提供地球深层 物质运动 要素,并对其潜在前景进行预测,作为高等学校, 既要参加国内外科研攻关,更重要的是培养高层次的地球物理学人才,为中国地球物理学的发展提供人才保证。
专家研究认为,"科学技术发展到今天,越来越显示出科学技术化、 技术科学化 的趋势。当今和 未来技术 的主体是高度科学化的技术,而当今和未来的科 学是高度技术化的科学[1]。地球物理学的发展也是如此。勘探地球物理技术的发展离不开地球物理学理论研究的进步,更需要数学、物理学、电子科学和计算机 科学的最新成就。同样,地球物理学理论研究也不可能没有勘探地球物理学所提供的 技术支持
但作为地球物理学教育,情况并非完全如此。我们刊登本文是,在地球物理学教育中存在着严重的理、工科分离问题。能否处理好这方面的关系,既是关系到地球物 理学教育的关键问题,也是地球物理学 学科建设 的一个重要方面。地球物理学教育的 发展趋势 应该是培养基础研究型、应用研究型复合性人才,同时应具有处理一定 层次技术问题的能力。各高校根据自己的实际情况选择侧重于地球物理学工科和地球物理学理科,或者是理工结合。
一级学科 中,全国具有“博士一级”授权的高校共7所,2012年第三次 教育部学科评估 有6所参评;还有部分具有“博士二级”授权和硕士授权的高校参加了评估;参评高校共计7所。 注:以下得分相同的高校按学校代码 顺序排列 地球物理学
培养目标
本专业培养具备坚实的数理基础和较系统的地球物理学 基本理论 、基本知识和 基本技能 ,受到基础研究和 应用基础研究 的基本训练,具有较好的 科学素养 及初步教学、研究能力,能在 科研机构 、高等学校或相关的技术和 行政部门 从事科研、教学、 技术开发 和管理工作的 高级专门人才
培养要求
专业学生 主要学习地球物理学方面的基本理论和基本知识,受到基础研究和应用基础研究方面的 科学思维 和科学实验训练,掌握地球 深部构造 、地震预测、地球物理工程、能源及 矿产资源 勘察等 研究与开发 的基本技能。
专业特色
地球物理学是一门介于物理学、地质学、 大气科学 海洋科学 和天文学之间的边缘学科。它的主要研究对象是人类生息的地球及其周围空间。它用物理学的原理和方法,通过利用先进的电子和信息技术、 航空航天技术 和空间探测技术对各种地球物理场进行观测,来探索地球内部及其周围空间、近地太空的介质结构、物质组成、形成和演化,研究与其相关的各种 自然现象 及其变化规律。在此基础上优化和改善人类生存和活动环境,防御及减轻地球与空间灾害对人类的影响,为探测和开发国民经济中急需的能源及资源提供 新理论 、新方法和新技术。而 空间物理 则以 太阳系 特别是日地空间 物理环境 作为主要研究对象。地球物理学是一门应用性很强的基础学科,它的研究成果不仅有助于增进人类地球及其 空间环境 的科学认识,为 太空时代 人类活动 提供了必要的基础。今天,地球物理学已成为 地球科学 中最具活力的学科之一,其研究成果将对21世纪人类的生存发展、 太空环境 的充分利用产生重要影响。
毕业生主要到科研机构(如中科院、航天部门),高等院校,能源与资源、灾害预测预报、通讯等部门,国家机关,及计算机行业从事科研、教学、工程技术与 业务管理 工作。
地球物理学领域的国内 代表性 学术期刊有《 地球物理学报 》等。在美欧日等 发达国家 ,地球物理学领域的知名国际性学术期刊有美国的《 地球物理学研究杂志 》(Journal of Geophysical Research)和《 地球物理研究通讯 》( Geophysical Research Letters ),欧洲(德国)的《 地球物理学年鉴 》( Annales Geophysicae ),欧洲(英国)的《 Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics 》和日本的《 地球,行星和宇宙空间 》(Earth, Planets and Space)等。 [3-6]
威歇特(Emil Wiechert)是世界上第一位地球物理学教授。
在阅读地球物理经典论文的同时,对照着追踪撰写这些经典论文的作者生平,包括他们的童年时代,以及他们的前后学术家谱,有时候也是一件非常有趣并值得深思的事情。
大多数人都对地震学家里克特(Charles Francis Richter)耳熟能详,主要是因为他那著名的 里氏 地震震级 的标定方法。里克特是幸运的,能够正好赶上地震学日新月异快速发展的大好时代。他学术出身于传统的经典物理学,博士毕业之前,便能够得到 诺贝尔奖 获得者——密立根的赏识,进入到蒸蒸日上的后来挪至 加州理工学院 的地震学实验室工作,并因此能够“傍上”当时地震学界的超级 大腕 ——地震学家古登堡(Beno Gutenberg);反过来,因为古登堡与里克特等人的开创性工作,加州理工学院的地震学实验室,也包括加州理工学院本身,因此而变得更加地有名。
关于古登堡,我曾经在“纪念人类发现地壳100周年”一文中介绍了他的代表性工作,是他发现了地球内部的 地幔 地核 界面——我们今天称之为 古登堡界面 ,并且准确地通过地震学的方法确定了这个界面的深度,他的这项非凡的工作发表于1914年。到了1930年,也就是里克特获得他的物理学博士学位的两年后,古登堡因为他的 犹太 裔身份,被迫从当时的自然科学中心德国,转道美国任加州理工学院地震学实验室的教授,从而开始了他与里克特两人之间长时间的亲密合作。
完全可以说,如果没有古登堡的大力提携与高风亮节,那么今天关于地震震级标定的名称,或许就有可能变成了古氏震级,基本没有里克特与 里氏震级 什么事了,甚至里克特是否能够成为加州理工学院的教授,都可能是一个未知数。当然,这样的历史不会发生,也 不可能发生
因为古登堡同样遇到了一位很好的学术领路人——地球物理学家威歇特(Emil Wiechert)!凡学过“地震学原理”课程者都知道,地震波在地球内部传播,它的 传播速度 如何确定?有两个非常经典的办法可以求解,一个是古登堡提出的拐点方法,另一个便是威歇特等人提出的 积分方法 。换句话说,我们今天关于地震学的大部分工作,都是建立在威歇特与古登堡师徒二人的工作基础之上的。
进一步追踪可以发现,其实古登堡之所以伟大,一定程度上与威歇特的慧眼识才及其后的大力提拔是分不开的。事实上,称威歇特为一位杰出的传统物理学家一点都不意外,他曾经在世界上第一个成功地测量出了电子的 质荷比 ,只是在具体解释的最后临门一脚中,因为“ 臭脚 ”而致球偏出网不入正门。
威歇特随后 从一位 传统的物理学家,华丽转身为世界上的第一位地球物理学家(1898年),他首先提出了可实证的地球 分层模型 并提 出来如何确定这些分层的计算方法,随后逐渐地被他自己,与他的得力弟子古登堡等人一一确认与修改。
其实,在 量子力学 产生以前,传统物理学中表征 微观尺度 的原子分层模型,这在十九世纪末与二十世纪初那段时间的物理学家们看来,是一件再正常不过的事情。
与之对照,未来的地球物理学如何发展?现在看来,也同样到了地球物理学家们认真思考的时候了。换句话说,关于地球物理,我们刊登这篇文件时有可能走到了一个 临界点 ,类似于100年前的传统物理学那样的状态——但随后便有了 量子物理学
2009年12月29日,全国科学技术名词审定委员和 中国地球物理学会 共同组建了第二届地球物理学名词审定委员会, 陈运泰 院士任主任委员,开始组织第二版地球物理学名词的审定工作,在1988年出版公布的《地球物理学名词》的基础上修订增补,并加注定义或注释。在第二届地球物理学名词审定委员会专家们的共同努力下,经多次审定讨论修改,于2020年12月24日形成了第二版地球物理学名词 征求意见稿 ,在 全国科学技术名词审定委员会 网站及有关媒体面向全社会公开征求意见。根据反馈意见,第二届地球物理学名词审定委员会再次修改和完善,上报全国科学技术名词审定委员会批准正式公布。
该规范名词内容包括:地震科学、 地球动力学 、地球重力学、地球电磁学、空间物理学、地热学、地壳流体科学、勘探地球物理学、 海洋地球物理学 、地球物理信息学、灾害学、 环境安全 军事地球物理学12部分,共6305条,每条名词均给出了定义或注释。
2022年8月,地球物理学名词经第二届地球物理学名词审定委员会审定,全国科学技术名词审定委员会批准,正式出版公布。全国各科研、教学、生产、经营、新闻出版等单位应遵照使用。