La historia de la geofísica estudia el desarrollo reciente como ciencia de la geofísica —que analiza la Tierra desde el punto de vista de la física y hoy se ocupa de todos los fenómenos relacionados con la estructura, condiciones físicas e historia evolutiva y de los procesos que la conforman—. La geofísica, como ciencia de la Tierra, comparte tronco común con la geología y con muchas disciplinas que se han desgajado de ella, o compartido campo, como la vulcanología, la sismología, la geomorfología o la oceanografía y por ello, parte de su historia es común con esas y algunas ramas más de la ciencia. Al ser una disciplina principalmente experimental, usa para su estudio métodos cuantitativos físicos como la física de reflexión y refracción de las ondas mecánicas, y otros métodos basados en la medida, de la gravedad, de los campos electromagnéticos, magnéticos o eléctricos y de fenómenos radiactivos. Su historia está muy ligada a la aplicación en su campo de estudio de los grandes avances que ha experimentado la propia física, en especial, electricidad, electromagnetismo, termodinámica, radioactividad, gravimetría....
El desarrollo histórico de la geofísica, en un momento inicial indistinguible de la geología, estuvo motivado por dos factores: uno fue la curiosidad investigadora de la humanidad respecto al planeta Tierra y sus diversos componentes, sus fenómenos y sus problemas; y el segundo, fue el uso económico de los recursos terrestres (yacimientos minerales, petróleo, recursos hídricos, etc.) y la evaluación de los riesgos terrestres como terremotos, volcanes, tsunamis, mareas e inundaciones.
Período clásico y de observación
Hacia el año , Eratóstenes de Cirene midió la circunferencia de la Tierra utilizando la geometría y el ángulo del Sol en más de una latitud en Egipto.
Existe información sobre terremotos en la Meteorología de Aristóteles, en la Historia Natural de Plinio el Viejo y en la Geographica de Estrabón. Aristóteles y Estrabón registraron observaciones sobre las mareas.
La primera explicación natural de los volcanes fue propuesta por el filósofo griego Empédocles (c. 490-430 a. C.), quien consideraba que el mundo estaba dividido en cuatro fuerzas elementales: tierra, aire, fuego y agua. Sostenía que los volcanes eran una manifestación del fuego elemental. Los vientos y los terremotos desempeñarían un papel clave en las explicaciones de los volcanes. Lucrecio afirmaba que el monte Etna estaba completamente hueco y que los fuegos del subsuelo eran impulsados por un viento feroz que circulaba cerca del nivel del mar. Plinio el Viejo observó que la presencia de terremotos precedía a una erupción. Atanasio Kircher (1602-1680) presenció las erupciones del monte Etna y del Stromboli, luego visitó el cráter del Vesubio y publicó su visión de una Tierra con un fuego central conectado a muchos otros causados por la combustión de azufre, bitumen y carbón.
Período instrumental y analítico thumb|upright|110px|Un termómetro galileano
Podría decirse que el primer tratado experimental moderno fue la obra De Magnete (1600), obra del filósofo natural y médico inglés William Gilbert, en el que dedujo que las brújulas apuntaban al norte porque la Tierra misma era magnética. En 1687, Isaac Newton publicó sus Principia,, que no solo sentaron las bases de la mecánica clásica y de la gravitación, sino que también explicaron diversos fenómenos geofísicos como las mareas y la precesión de los equinoccios.
Estos análisis experimentales y matemáticos se aplicaron a varias áreas de la geofísica: a la forma, densidad y campo gravitatorio terrestres (Pierre Bouguer, Alexis Clairaut y Henry Cavendish), al campo magnético de la Tierra (Alexander von Humboldt, Edmund Halley y Carl Friedrich Gauss), a la sismología (John Milne y Robert Mallet) y a la edad, calor y radiactividad terrestres (Arthur Holmes y William Thomson, primer barón Kelvin).
Existen varias descripciones y discusiones sobre si hubo tempranas teorías filosóficas sobre el ciclo del agua propuestas por Marcus Vitruvius, Leonardo da Vinci y Bernard Palissy. Entre los pioneros de la hidrología se encuentran Pierre Perrault, Edme Mariotte y Edmund Halley, quienes estudiaron aspectos como la precipitación, la escorrentía, el área de drenaje, la velocidad, las mediciones de la sección transversal de los ríos y el caudal. Los avances del incluyeron el piezómetro y la ecuación de Bernoulli, desarrollados por Daniel Bernoulli, así como el tubo de Pitot, creado por Henri Pitot. En el , la hidrología de aguas subterráneas se impulsó con la ley de Darcy, la fórmula de pozos de Dupuit-Thiem y la ecuación de Hagen-Poiseuille para flujos a través de tuberías. La obra Physical Geography of the Sea [Geografía física del mar], el primer libro de texto de oceanografía, fue escrita por Matthew Fontaine Maury en 1855.
El termoscopio, o termómetro de Galileo, fue construido por Galileo Galilei en 1607. En 1643, Evangelista Torricelli inventó el barómetro de mercurio. Blaise Pascal (en 1648) redescubrió que la presión atmosférica disminuye con la altura y dedujo que existía un vacío por encima de la atmósfera.
Emergencia como disciplina El primer uso conocido de la palabra «geofísica» fue hecho en alemán (Geophysik) por Julius Fröbel en 1834. Se utilizó ocasionalmente en las décadas siguientes, pero no se popularizó hasta que comenzaron a aparecer revistas dedicadas al tema, comenzando con Beiträge zur Geophysik en 1887. La futura Journal of Geophysical Research se fundó en 1896 con el título Terrestrial Magnetism. En 1898, se fundó un Instituto Geofísico en la Universidad de Göttingen, y Emil Wiechert estuvo a cargo de la primera cátedra de Geofísica del mundo. La fundación en 1919 de la Unión Internacional de Geodesia y Geofísica permitió disponer de un marco internacional para la geofísica.
El fue una época revolucionaria para la geofísica. El Año Geofísico Internacional (AGI), como esfuerzo científico internacional entre 1957 y 1958, fue uno de los más importantes para la actividad científica de todas las disciplinas de la geofísica: auroras y luminiscencia nocturna, rayos cósmicos, geomagnetismo, gravedad, física ionosférica, determinación de longitud y latitud (cartografía de precisión), meteorología, oceanografía, sismología y actividad solar.
El interior de la Tierra y la sismología
thumb|Onda de Rayleigh La determinación de la física del interior de la Tierra fue posible gracias al desarrollo de los primeros sismógrafos en la década de 1880. Basándose en el comportamiento de las ondas reflejadas en las capas internas de la Tierra, se desarrollaron varias teorías sobre las causas de las variaciones en la velocidad de las ondas o la pérdida de ciertas frecuencias. Esto llevó a científicos como Inge Lehmann a descubrir la presencia del núcleo terrestre en 1936. Beno Gutenberg y Harold Jeffreys trabajaron para explicar la diferencia en la densidad de la Tierra debido a la compresión y la velocidad de cizallamiento de las ondas. Dado que la sismología se basa en ondas elásticas, la velocidad de las ondas podría ayudar a determinar la densidad y, por lo tanto, el comportamiento de las capas dentro de la Tierra.
La nomenclatura para el comportamiento de las ondas sísmicas se elaboró a partir de estos hallazgos. Las ondas de presión o P y las ondas secundarias o S se utilizaron para describir dos tipos posibles de ondas elásticas de cuerpo. Las ondas Love y las ondas de Rayleigh se utilizaron para describir dos tipos posibles de ondas superficiales.
Algunos de los científicos que contribuyeron a los avances en el conocimiento sobre el interior de la Tierra y la sismología fueron Emil Wiechert, Beno Gutenberg, Andrija Mohorovičić, Harold Jeffreys, Inge Lehmann, Edward Bullard, Charles Francis Richter, Francis Birch, Frank Press, Hiroo Kanamori y Walter Elsasser.
Un tema muy debatido sobre el interior de la Tierra son las plumas del manto. Se postula que estas son magma ascendente, responsable de los puntos calientes del mundo, como Hawái. Originalmente, la teoría sostenía que las plumas del manto ascendían en línea recta, pero ahora existen indicios de que pueden desviarse ligeramente durante su ascenso. También se descubrió que el supuesto punto caliente bajo Yellowstone podría no estar relacionado con una pluma del manto ascendente. Esta teoría aún no se ha investigado a fondo.
Tectónica de placas
En la segunda mitad del , la teoría de la tectónica de placas fue desarrollada por varios colaboradores, entre ellos Alfred Wegener, Maurice Ewing, Robert S. Dietz, Harry Hammond Hess, Hugo Benioff, Walter C. Pitman, III, Frederick Vine, Drummond Matthews, Keith Runcorn, Bryan L. Isacks, Edward Bullard, Xavier Le Pichon, Dan McKenzie, W. Jason Morgan y John Tuzo Wilson. Antes de esto, se tenían ideas sobre la deriva continental, pero no se obtuvo evidencia real hasta finales del . Alexander von Humboldt observó a principios del la geometría y la geología de las costas de los continentes del océano Atlántico. James Hutton y Charles Lyell introdujeron la idea del cambio gradual, el uniformismo, que ayudó a comprender la lenta deriva de los continentes. Alfred Wegener lideró la teoría original de la deriva continental y dedicó gran parte de su vida a esta teoría. Propuso la existencia de «Pangea», un continente gigante unificado.
Durante el desarrollo de la teoría de la deriva continental, aún no no se había explorado mucho la parte oceánica del mundo, solo la continental. Una vez que se comenzó a prestar atención al océano, los geólogos descubrieron que el fondo marino se estaba expandiendo, y a diferentes velocidades en diferentes lugares. Hay tres formas principales en que las placas pueden moverse: transformante, divergente y convergente. También pueden existir rifts, áreas donde la tierra comienza a separarse.
Oceanografía
Los avances en oceanografía física se produjeron en el . La medición acústica de la profundidad del mar se realizó por primera vez en 1914. La expedición alemana "Meteor" recopiló 70.000 mediciones de profundidad oceánica utilizando una ecosonda, explorando la dorsal Mesoatlántica entre 1925 y 1927. La expedición HMS "Challenger", liderada por Thomas Gaskell, identificó la el abismo Challenger en 1951, un hito en la historia de la región. La dorsal mediooceánica fue descubierta por Maurice Ewing y Bruce Heezen en 1953, y la cordillera submarina del Ártico fue hallada en 1954 por el Instituto de Investigación del Ártico y del Antártico de la URSS. La teoría de la expansión del fondo marino fue desarrollada en 1960 por Harry Hammond Hess. El Programa de Perforación Oceánica (Ocean Drilling Program) comenzó en 1966. Se ha hecho mucho hincapié en la aplicación de grandes ordenadores a la oceanografía para permitir predicciones numéricas de las condiciones oceánicas y como parte de la predicción general del cambio ambiental.
Geomagnetismo
thumb|404x404px|Polaridad geomagnética, Cenozoico tardío
El movimiento del metal fundido conductor bajo la corteza terrestre, o dinamo terrestre, es responsable de la existencia del campo magnético. La interacción del campo magnético con la radiación solar influye en la cantidad de radiación que llega a la superficie terrestre y en la integridad de la atmósfera. Se ha descubierto que los polos magnéticos de la Tierra se han invertido varias veces, lo que ha permitido a los investigadores hacerse una idea de las condiciones de la superficie del planeta en ese momento. Se desconoce la causa de la inversión de los polos magnéticos, y los intervalos de cambio varían y no presentan una periodicidad constante. Se cree que la inversión está relacionada con el manto terrestre, aunque aún se debate cómo exactamente.