地球内部的主要物理性质包括密度、压力、重力、温度、磁性和弹塑性。
（1） 密度
根据引力公式，地球的质量为5.974×1021 t，地球的平均密度为5.516 g/cm3。然而，测得的地表岩石平均密度仅为2.7~2.8 g/cm3，因此可以肯定的是，地球内部一定有更致密的物质。
目前，地球各圈物质密度和分布的计算主要基于地球平均密度、地震波传播速度、地球转动惯量和引力的数据和公式。结果表明：地球内部密度从地表的2.7~2.8 g/cm3逐渐增加到地心的12.51 g/cm3，在一些不连续点处有明显的跳跃，其中古腾堡表面（地核-地幔界面）的跳跃幅度最大，从5.56 g/cm3增加到9.98 g/cm3。莫霍地表（壳-地幔界面）的密度从约2.9 g/cm3突然增加到3.32 g/cm3。各层密度的大小和变化如图3-3a和表3-1所示。
图3-3 地球内部的主要物理性质
（2） 压力
地球内部的压力是指不同深度的单位面积压力，本质上是压力。在地球内部的某个点上，来自地球周围各个方向的压力大致相等，其值与该点上方覆盖的物质的质量成正比。地球内部的这种压力也称为静压或围压，根据静压平衡公式可以表示为 p=hρhgh（即静压 p 等于地球质量在一定深度 h 及以上的平均密度 ρh 与平均重力加速度 gh 的乘积）。
因此，地球内部的压力总是随着深度的增加而逐渐和持续地增加。如果我们知道地球内部物质的密度和分布，我们可以找到不同深度的压力值。例如，如果地壳的平均密度约为 2.75 g/cm3，那么深度每增加 1 公里，压力将增加约 27.5 MPa。计算表明，莫霍地表的压力值约为1200 MPa，古腾堡地表的压力值约为MPa，地心的压力值约为MPa。图3-3b和表3-1显示了地球内部每个球体中压力的大小和变化。
（3） 重力
地球上的任何物体都会受到地球的引力和地球自转产生的离心力。地球引力和离心力的合力是重力（）。地球的离心力相对于引力很弱，其最大值不超过万有引力的1/288，因此重力方向仍大致指向地心（图3-4）。地球周围空间中受重力影响的引力场。引力场的强度是通过引力加速度来衡量的，简称为重力（以加仑或毫加仑为单位）。
图3-4 重力、惯性离心力与重力关系示意图
由于重力和离心力之间的差异，地球表面每个点的引力值都显示出一定的规律变化。根据万有引力定律（F=Gm1 m2/r2），地球表面的引力与地球半径的平方成反比，地球半径接近赤道半径稍大、极地半径稍小的扁球体。因此，地球两极的引力值最大，并且向赤道递减，减少可以达到约1.8 cm/s2。根据离心力公式（C=mω2 r），在相同角速度下，地球表面各点的离心力与其与地球自转轴的垂直距离成正比。因此，离心力在赤道处最大，高达 3.4 cm/s2，用于抵消重力。两极的离心力逐渐减小到零，因此在重力和离心力的共同作用下，重力值随纬度的增加而增大，赤道重力值为978.0318 cm/s2，两极为983.2177 cm/s2，两极与赤道相比增加5.1859 cm/s2。
在地球内部，重力根据深度而变化。由于地球内部的惯性离心力变弱，地球内部的引力可以简单地认为是重力。地球一般是由均匀的同心球体组成的球体，在这样的球体内，影响重力大小的不是地球的总质量，而只是深度以下的质量。例如，当粒子位于地下2885 km深度的地核-地幔界面处时，只有核心对粒子有引力磁场的基本性质是什么，而地壳和地幔对粒子的引力相互抵消，因为它是圆形的。根据上述原理，利用地球内部密度分布规律可以得到地球内部不同深部的引力值。从地表到地下2885 km的地核-地幔界面，重力值总体上随着深度的增加而增加，但变化不大物理资源网，在2885 km处达到最大值（约1069 cm/s2）。这是因为地壳和地幔的密度低，而地核的密度高，因此质量递减对重力的影响小于距离递减的影响。从到地心2885公里处，随着质量逐渐减小到零，重力也从最大值迅速降低到零，如图3-3c和表3-1所示。
（4） 温度
矿井温度随着深度的增加而升高，温泉和火山喷出炽热的岩浆等事实都告诉我们，地球内部是热的。地球内部温度的分布称为场。
在地壳表层，由于太阳辐射热的影响，其温度经常昼夜变化，季节和多年周期，这一层称为外热层。热层的平均深度约为15米，最大深度只有几十米。在外热层的下边界，温度常年保持恒定，等于或略高于年平均温度，这个深度带称为常温层。在正常温度层以下，由于地球内部热源的影响，温度开始随着深度的增加而增加。地表温度层以下每向下加深100 m，温度升高通常称为地热升温速率或地热梯度（ ） （温度每升高1°C的深度称为地热升温水平）。世界不同地区的地热梯度不尽相同，例如华北平原约为2.5~3.5°C/100 m，大庆油田可达到4.5 °C/100 m。根据测量，地球表面的平均地热梯度约为 3 °C/100 m。海床地热梯度一般为4~8 °C/100 m，大陆地热梯度为1~5 °C/100 m，海床地热梯度明显高于大陆。
地热梯度是在地壳浅层测得的平均值，一般只适合粗略估计地壳浅层（地壳内）地热温度的分布，不适用于整个地球内部。如果以3°C计算100米的平均升温，地壳底部的地温将超过900°C，地球温度到地心将达到惊人的°C。事实上，地热梯度随着深度的增加而减小。地球深处的温度分布主要由地震波的传播速度与介质的熔点温度之间的关系得出。根据最新预测，莫霍地表地面温度约为400~1000°C，岩石圈底部约为1100°C，上下地幔界面（约650 km深）附近约为1900 °C，古腾堡地表（地核-地幔界面）附近约为3700 °C，地心约为4300~4500 °C（图3-3d， 表 3-1）。
由于热量从高温传播到低温的性质，地球内部的高温热能总是传播到地表，并通过对流、传导和辐射的方式流失到外层空间。目前，全球平均实测地热通量值约为61.3 mW/m2（mW读数毫瓦），大陆表面热通量平均值（61.0 mW/m2）与海底热通量平均值（61.5 mW/m2）基本相同。地表不同区域的地热通量密度值不同，一般在一些构造活动区（如年轻山脉、洋中脊、火山、岛弧等）热通量值较高，而在一些构造稳定区，热通量密度值较低。
地表热通量密度或地热梯度明显高于区域平均值或背景值的区域称为地热异常区。地热异常可用于研究地质结构的特征（包括地震活动），并且在矿物（如金、油等）的形成和分布中也起着重要作用。地热能也是一种重要的自然资源，地热田可用于发电、工业、农业、医疗、旅游和民用。
（5）磁场
图3-5 地球偶极子磁场
地球周围有一个磁场，称为磁场。地磁场类似于放置在地心的磁棒产生的磁偶极子磁场（图3-5），它有两个磁极，S极靠近地理北极，N极靠近地理南极。两个磁极靠近地理极点，但不重合，磁轴与地球自转轴之间的角度约为11.5°。以地磁极和地磁轴为参照系确定的北极、南极、赤道、子午线称为磁南极、磁北极、磁赤道、磁子午线。1980年，在北纬78.2°和西经102.9°（加拿大北部）测量了磁北极，磁南极在南纬65.5°和东经139.4°（南极洲）。长期观测证实，地磁极正在地理两极周围缓慢迁移。
地磁场的磁场强度是具有方向（即磁力线的方向）和大小的矢量，为了确定地球上某一点的磁场强度，通常用三个地磁元素来描述：磁偏角、磁倾角和磁场强度（图3-6）。
图3-6 地球磁场强度和地磁元素的矢量图
磁偏角是磁场强度矢量的水平投影与正北方向的夹角，即磁子午线与地理子午线的夹角。如果磁场强度矢量的方向在正北方向上偏向东，则称为东，如果磁场强度矢量在正北方向上偏向西，则称为西。我国东部的磁偏角偏角向西，甘肃省酒泉以西多为东。
磁倾角是磁场强度矢量与水平面相交的角度磁场的基本性质是什么，通常磁场强度矢量朝下为正，向上时为负。磁赤道处的磁倾角为0°;从磁赤道到磁北极的磁倾角从0°逐渐变为+90°。从磁赤道到磁南极的磁倾角从0°逐渐变为-90°。
磁场强度的大小是指磁场强度矢量的绝对值。地磁场的强度非常弱，平均为50μT（T是Te[Sla]的符号）;在磁力线密集的地磁极附近，强度最高，约为60 μT。强度从磁极到磁赤道逐渐减弱;它是磁赤道附近最小的，为30.7 μT。
现代对地磁场的研究已经指出，地磁场由基础磁场、变磁场和磁异常三部分组成。
基本磁场占据了99%以上的磁场强度，是构成地磁场主体的稳定磁场。它确定地磁场与偶极子场相似，其强度在地表附近较强，在离地表较远时逐渐减弱。这些特征表明，基本磁场起源于地球内部。至于基本磁场的起源，人们过去认为地球本身就是一个巨大的永磁体，在它周围产生磁场。但现代物理学已经证明，当物质的温度超过居里点时，铁磁体本身就会失去磁性。铁磁体的居里温度为500~700°C，而地球深处的温度远高于这个值，因此地球内部不可能是一个巨大的磁体。关于地磁场起源的流行假说是自激运动假说。这一假说表明，地磁场主要起源于地球内部的外核。由于外核可能是液态的，主要由铁和镍组成，因此它可能是易受差分运动或对流影响的导电流体层。如果地核空间存在弱磁场，上述差动或对流会感应出电流产生新的磁场，从而增强原有的弱磁场。增强的磁场增加了感应电流并导致磁场进一步增强。这样，磁场在一定程度上增强并稳定下来，从而形成了目前的基本地磁场。
变磁场是起源于地球之外并叠加在基本磁场上的各种短期变化磁场。它只占磁场的很小一部分（<1%）。这种磁场主要是由太阳辐射、来自太阳的带电粒子流动以及太阳的太阳黑子活动等因素引起的。因此，它通常包含由太阳黑子活动引起的昼夜变化、年变化和磁暴（即更剧烈的变化）。
磁异常（）是由地球浅层的磁性矿物和岩石引起的局部磁场，它们也叠加在基本磁场之上。一个区域或位置的磁异常可以通过校正变化磁场的测量地磁场并减去基本磁场的法线值来获得。如果得到的值为正，则称为正磁异常，如果为负值，则称为负磁异常。自然界中的一些矿物或岩石具有很强的磁性，如磁铁矿、铬铁矿、钛铁矿、镍矿石、超基性岩等，往往会引起正异常。因此，磁异常可用于勘探、勘探和了解地下地质。
（6）弹塑性
地球是有弹性的，这表现在地球内部可以传播地震波，因为地震波就是弹性波。太阳和月亮的引力可以使海水起伏，即潮汐现象，用精密仪器对表面的观察表明，表面的固体表面在太阳和月亮的引力作用下也有交替波动，其振幅为7~15厘米， 这种现象称为固体潮汐，这也表明固体地球是有弹性的。同时，地球也表现出可塑性。地球自转的惯性离心力可以增加地球赤道的半径，变成椭球体，说明地球是可塑的。在野外，经常观察到一些岩石强烈弯曲而没有断裂或断裂，这也表明固体地球是可塑的。地球的弹性和可塑性并不矛盾，它们在不同的条件下表现出来。例如，在速度快、持续时间短的力（如地震力）的条件下，地球通常表现为弹性体;在缓慢而持久的力（如地球自转离心力和构造运动力）条件下或在地下深处的高温高压条件下，都能表现出较强的塑性。