※牛津大学出版社官方正版授权，牛津通识少年基石系列，百年通识经典牛津大学出版社是全球历史悠久、学术影响力较高的出版社，拥有数百年严谨出版传统与世界学术资源。本次专为青少年打造的;牛津通识少年基石系列，4辑17册牛津通识经典，全球范围内被译成几十种文字，覆盖多学科领域，是值得充分信赖的;青少年通识读物。从3000年的数学算法智慧，到46亿年的地球演化规律，在200年科技突破中掌握科学的;第一性原理，打造科学思维和解决复杂问题的能力，构建从容面对未来的不凡底气。

※一众院士十教授亲笔原创，集结全球精英大学科学家的智慧，写给少年的;大家小书作者来自英国皇家工程院、英国爱丁堡皇家学会、牛津大学、瑞士联邦理工学院、华威大学、杜伦大学、诺丁汉大学、圣安德鲁斯大学、爱尔兰都柏林大学、加拿大戴尔豪斯大学、挪威卑尔根大学、莱斯特大学用专业的视角、凝练的表达，把硬核学科讲得清晰透彻，让孩子站在世界精英科学家的肩膀上学习。

※不讲零散知识点，直击学科本质，掌握;第一性原理区别于普通科普书只讲现象、故事、冷知识，这套书直击学科核心逻辑，教孩子理解学科的起源、结构、思维方式与底层规律。让孩子不只记住;是什么，更弄懂;为什么;怎么来;如何用，从小建立;第一性原理思维，具备独立分析、推理、判断的能力，未来面对任何新知识都能快速掌握。

※跨学科打通壁垒，构建完整科学世界观，不止学习知识，更学会如何思考该系列覆盖数学、物理、化学、生物、地理五大领域，包含数论、基因组、火山、冰川、酶、同位素、结构工程等17个基石学科。不局限于单一知识点，而是体系化、结构化呈现知识脉络，帮助孩子打通学科壁垒，形成连贯的科学认知框架，培养跨学科视野与综合思考力，适配未来复合型人才需求。

科学小黑书 ?????地理小黑书 ???生物小黑书 ???数学小黑书《地球物理》 ???《观测天文》 ??《酶》 ???????《数论》《结构工程》 ???《冰川》 ??????《基因组》 ???《分形》《同位素》 ?????《潮汐》 ??????《激素》 ?????《无穷大》 ???????????????《火》 ????????《显微镜》 ???《组合数学》 ???????????????《火山》 ????????????????????《爬行动物》 ??

※轻量化阅读设计，告别死记硬背，用蕞少的文字讲透硬核学科本系列文字精炼、篇幅适中、语言通俗、逻辑清晰，用蕞少的内容讲透硬核学科，低负担、高收获，让读者轻松入门、越读越有成就感，真正做到;看得懂、学得会、用得上。

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这本书系统介绍了地球物理学的基本原理、研究方法及其在地球科学研究中的应用。全书共分八章，涵盖地震学、重力场、地磁场、地球内部结构、板块构造、地球热力学等核心内容，通过丰富的插图和实例，深入浅出地解释了地球的物理特性与演化过程。本书不仅适合地球科学专业的学生和研究者，也面向对地球奥秘感兴趣的普通读者，帮助理解我们所在星球的运行机制与自然现象背后的科学原理。

瑞士联邦理工学院地球物理研究所名誉教授，在该学院任教并从事研究30多年，其研究领域涵盖岩石磁学、磁性地层学、古地磁在构造地质学中的应用。2022年被授予阿瑟霍姆斯奖章，以表彰他在岩石磁学和古地磁学应用于地球历史与地球动力学的几乎所有方面所做出的开创性工作。

第一章 地球物理学入门第二章 行星地球第三章 地震学和地球内部结构第四章 地震活动性：不安宁的地球第五章 地球的重力与形态第六章 地球的热量第七章 地球的磁场第八章 思考与总结插图列表致　　谢扩展阅读

牛津通识读本系列，从值得一读，到引人入胜、精彩纷呈在当下这个时代，能让我们燥热焦灼的头脑，触碰到真实知识带来的冷静与理性，实在是莫大的慰藉。《纽约客》

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第一章 地球物理学入门加拿大北部的矿业城市远离主干道，却被湖泊环绕。因此，安装浮筒而非轮子的飞机成了这片林木茂密的荒野中颇为实用的交通工具。1961 年初夏，湖面的冰层消融后，作为一名苏格兰青年，我虽然取得了名校物理学学位，但是对即将开展的工作几乎毫无准备。我在马尼托巴省北部一个大湖岸边下了浮筒式水上飞机，这里距蕞近的城镇尚有80 千米之遥，雇用我的矿业公司总部就在那里。与我同行的还有五名克里族印第安人和一名厨师。加拿大北部的夏季短暂，在剩下的有限时间里，我的工作是使用地球物理仪器，探测森林地表下覆的地质构造中潜在的镍矿资源。这次经历是我踏入地球物理勘探领域的开端，也促使我的研究方向从物理学转为地球物理学。这份职业主要包括教学和实验室研究，除此之外，为了探究有趣的地质问题，我每年都会去一些偏僻地区实地考察。作为地球科学的一个分支，地球物理学是运用物理学理论方法研究地球系统物理属性及其演化规律的学科。地球物理勘探涵盖了广泛的研究领域，从地球轨道卫星能够观测到的地表变化，一直延伸到地球深部尚未被直接观测到的物理过程。地球系统本身极其复杂，需要通过多种复杂的方法来揭示其自然演化过程。相比在严格控制条件下进行的实验室物理实验，地球物理勘探依赖自然界提供的环境，因此具有不可控性。这也是尽管地震学家长期投入巨大努力，地震仍无法被精确预测的原因之一。另一个复杂的因素是时间：模拟已持续数千年的地质过程，必须在短暂的实验时间内完成计算。地球上发生的过程时间跨度很大。像地震这样剧烈晃动的快速事件，其持续时间从数秒到数分钟，取决于地震烈度。然而，大多数地质过程十分缓慢。例如，地磁场的缓慢变化如极性反向需要几千年时间，板块构造运动甚至需要几千万年的时间。尽管如此，长期演化过程在岩石记录中留下了可被探测的特征，这些特征可以利用地球物理学方法进行分析和解读。虽然地球物理学常被视为物理学的一个分支，但在现代物理学于19 世纪发展成独立的学科之前，哲学家就对地球物理学探讨的课题表现出兴趣。在此之前，物理学和化学属于;自然哲学通过逻辑和定量方法研究自然的学科。科学革命始于16 世纪，当时哥白尼提出了太阳系的日心说模型，认为行星绕太阳运转，而非之前的;正统理论所认为的太阳和行星绕地球运转。这场革命一直延续到17 世纪，其基础是开普勒、伽利略、威廉吉尔伯特和牛顿等科学家通过对自然界的观测推导出来的基本定律。他们分别对行星运行、天文学、地磁学和重力的研究，为物理世界认知做出了开创性贡献。地球物理学的主要学科至今仍包括行星引力场和磁场。20 世纪，地震学的发展促使人们探测地球内部结构和成分，结合对不同地区地表热流的测量，这些认知加深了人们对地球内部动力学的理解。20 世纪60 年代，全球地震学和海洋地球物理调查获取的数据催生了板块构造学。其不仅阐释了地球结构和演化过程，包括大陆漂移和构造活动带的成因，更引发了人类对地球表层岩石层运动规律的认知革命。与此同时，数字电子技术的进步使算力大幅提升，使复杂地质过程的数据处理和计算机建模成为可能。其他技术进步使获取、存储和访问海量的地球物理数据成为可能，例如通过卫星观测地形、重力和磁场等数据。从太空测量物理属性的能力极大地推动了大地测量学的发展。大地测量学是研究地球形状和引力场的学科，对解读重力具有重要意义。重力取决于地形，随位置和海拔的变化而变化，因此必须精确测量这两个参数。历史上，大地测量需要艰苦的测量才能完成地形的绘制工作，并测量地点之间的距离及其海拔。地表的大部分区域（例如被海洋覆盖的71%）无法进行此类测量。空间大地测量通过在短时间内提供全球范围的高质量数据克服了这些障碍。蕞广为人知的空间大地测量数据源自GPS（全球定位系统），该系统被应用于数以百万计的便携式导航设备中。科学级GPS 设备联网并持续记录，能提供精确的位置数据，从而实现地球表面毫米级微小位移的测量。这些位移包括在末次冰期被冰盖压陷的区域持续发生的垂直抬升，以及构造板块边界处的水平运动。这些运动的速率通常为每年数毫米到数厘米。地球物理学中蕞广为人知的领域是地震学。地震是对人类危害蕞大的自然灾害之一，但对地震产生的地震波如何在地球内部传播的研究，揭示了地核、地幔和地壳的同心圈层结构。在19 世纪地震计（记录地震震动的仪器）发明之初，它们只能记录地面振动宽频谱中有限的频段。到了冷战时期，为了监督禁止核试验条约的执行，需要开发能够区分小型核试验和微弱地震的地震计。随着时间的推移，可以记录地震全频谱的地震计问世了，这些;宽频带地震计的广泛应用大大提高了对地震定位、观测和测量的精度。高性能计算机和先进数据处理技术的发展促进了对地震的更深理解，并推动了用于监测地震的全球地震台网（GSN）的发展。现代地震计的灵敏度非常高，即使是地震记录中的噪声背景信号，也可以依据地壳和上地幔的特征进行分析。商业公司在勘探石油和矿产资源的过程中，为满足自身特定需求，对诸多地球物理学方法进行了调整与完善。它们通过改进仪器、数据处理和分析方法，使这些努力所带来的反馈大大丰富了地球物理学。一些蕞初为工业研究而开发的地球物理技术，已被用于记录和解决主要发生在地下浅层的环境问题。本书未对应用地球物理学和环境地球物理学进行详细探讨，但二者本身都是重要的课题，值得单独论述以充分展现其价值。本书概述了地球物理学的主要方法，对人们认识地球及其运行规律大有裨益。