地球物理學（Geophysics）的研究方法

地球物理學（Geophysics）的研究方法
國立臺灣師範大學地球科學系研究所周子宇碩士生/國立台灣師範大學地球科學系劉德慶教授責任編輯

地球物理學使用不同的物理量來描述地球內部的情形，雖各類物理量的測量方式迥異，但其主要的研究過程，大體不脫離三大步驟：資料收集（Data acquisition）資料處理(Data processing) 和解釋(Interpretation)

資料收集：
地球物理學的測量，因為不可能對要測量區域的每一個位置進行測量，因此劃定測量區域後，要決定測線（traverses）。在測線上，實際量測的點，稱為測點（stations）。得到這些資料後，我們必須要進行資料處理，來得到所需要的資訊。我們可以使用測點的資料，劃出這條測線的剖面（profile），剖面只能提供二維的資訊，但是，當測線呈現網格點時，我們就可以描繪出三維的圖像，來了解測量區域的全貌。網格點的疏密程度，決定了本次測量資料解析度的大小，測點越多，解析力就越大，相對比較耗時。因此測量前，就要先規劃本次測量的重點，來決定測點的多寡。一般來說，網格點必須比要測的目標物（target）小，這樣的資料才有意義。然而，若資料收集時解析度太小，但研究者想要了解更細微的資料，通常會使用內插法，求出缺漏的數值。

資料處理：
在前一步驟中，我們收集資料完後，即可劃出該測量區域的圖像。但實際上，在做圖之前，必須經過資料處理的過程。以重力的測量為例，有太多的因素會影響到量測的物理量，例如所處的緯度、四周的地形，去除這些緯度與地形的影響，所留下來的才是這個地區地面下的物質所產生的重力，因此對地球物理學者而言，不需要的資訊都稱為雜訊（noise），而我們需要的資訊，就稱為訊號（signal）。去除雜訊有相當多的方式，對高中生而言，比較容易理解的是平均（average）這個概念。通常雜訊都會隨機出現，當樣本夠大，除以總數後，就可以把隨機出現的干擾消除，得到較為平滑的數值曲線剖面。

資料解釋：
當我們將資料處理完成後，通常就要開始建構模式（modeling），模式的建構基本上不一定是圖形（模型）也可以是數學式，因此，我們使用模式這個詞來包含兩大類型，資料解釋的方式會直接影響模式的建構，在這步驟中，科學家除了要用許多的參數，來解釋模式的意義，也必須輔以真實的資料，來驗證模式的可靠度，從一個好的資料解釋所產生的模式，必定可以成為一種通則，通用在相同的情況中，這也是科學本質的重要概念—可複製性。

以上三個步驟雖不能完全涵蓋地球物理的研究方法，但可以給有興趣的高中學生一個地球物理研究的雛形，了解科學家研究地球物理的方法。

參考資料
宋國城、蘇福欽、王正松 (1999)。地球物理學概論。台北：中國地球物理學會。
Alan E. Mussett, & M. Aftab Khan(2000) Looking into the Earth: An Introduction to Geological Geophysics