地球科学

野外調查或觀測是研究地球科學的首要工作，調查岩層分布、記錄天氣變化、觀察潮汐起落和觀測星星、月亮、太陽等，都屬野外調查。經過詳細的觀察、分析、歸納，整理出地球科學的理論。所以，野外調查為研究地球科學最基本的工作。

有些大自然的變化，所進行的時間很長，影響範圍很廣。如果學者想在實驗室模擬自然界的現象時，便受到很大的限制。所以他們常在戶外進行調查，所需要的時間，通常是非常久的。

地球科學探討事物所用的時空尺度範圍很廣，地表的天氣現象分秒之間瞬息萬變，所用的時間單位小至分、秒；而星球從誕生到滅亡的過程，則以數億年計，因此時間尺度從秒、分、時乃至數億年，皆有例可尋。而在電子顯微鏡下觀察，礦物晶體中各原子間的距離較適合以Å來表示，但各星系的距離卻可遠達數百萬光年以上。可見，空間尺度所涵蓋的範圍也是近乎無所不包。

地球科學有非常強的地域性，例如臺灣由於位在第一大洋太平洋和世界第一大陸塊歐亞大陸之間，所以天氣變化多端。而中國大陆的天氣相對而言，便非常穩定。

地球科學是一門「上通天文，下知地理」的學科，舉凡人們腳下所踩的土地，分秒所呼吸的空氣，和我們生活息息相關的海洋以及朝夕相處的星星、月亮、太陽、乃至整個宇宙，都是研究的對象。科學家用各種理论來研究地球，例如，數學幫助計算彗星的運動軌跡、氣團的移動和地震的規模；物理學用來研究地球的重力場、星體間的引力作用、鋒面或洋流的移動；藉由化學知識，可以分析岩石的化學組成；而生物學的原理，則幫助了解化石所隱含的意義，更進而建立演化的架構。所以地球科學是一門整合性的學科。

地球科學中普遍將地球分為四個領域：岩石圈（地圈）、水圈、大氣圈和生物圈; 分別對應於地球的岩石、水、空氣和生命。 此外還包括冰雪圈（對應於冰），是水圈的一部分；土壤圈（對應於土壤），是岩石圈的最外層。

• 自然地理學，涵盖了地貌學、土壤學、水文學、氣象學、氣候學和生物地理學[1]。
• 地質學主要研究地球地殼（岩石圈）的狀態和演變，主要分支學科包括矿物学、岩石学、地球化学、地貌学、古生物学、地层学、构造地质学、工程地质学和沉积学[2][3]。
• 地球物理学和大地測量學主要研究地球的形状、受力，以及地球的磁場和重力場。地球物理學家探索地球的內地核、地幔構造以及岩石圈的地震活動[3][4][5] 。主要分支學科包括地球動力學、地磁學、構造物理學、地震學和勘探地球物理學。
• 土壤科学，涵蓋了地殼受到成土作用形成的最外層（土壤圈）。主要分支學科包括土壤學和土壤生態學[6]。
• 生态学，涵蓋生物相與自然環境間的交互作用。這一領域區別了地球科學與其他太阳系內的行星科學，地球是目前所知唯一擁有生命的行星。
• 水文学和海洋學（以及湖沼學）研究地球水圈中水的運動、分佈和質量，主要分支学科包括地表水文學、水文氣象學、水文地质学[7]、物理海洋学、海洋化學和海洋生物学。
• 冰川学，涵盖了地球上的冰（冰雪圈）。
• 大氣科學研究地表至散逸层（高约1000 km）之间的地球大气层。主要分支学科包括气象学、气候学、大气化学和大气物理学。