La geofisica è una branca delle scienze della Terra che utilizza metodi fisici quantitativi per chiarire alcuni aspetti del sistema planetario. La geofisica comprende gran parte della sismologia, della geodesia (dimensioni e forma della Terra), della scienza dell’atmosfera, dello studio del campo magnetico terrestre, della geotermometria, dell’idrologia, dell’oceanografia, della tettonofisica, della geodinamica (studio della Terra interna), dell’esplorazione e della geofisica ingegneristica, della geofisica ingegneria, glaciologia, petrofisica, geofisica applicata, fisica minerale e geologia ingegneristica.
La geofisica si basa sulla realtà che i processi di massa nella materia possono spesso essere caratterizzati in astratto utilizzando semplici equazioni fisiche. Sfortunatamente, quando sono in gioco molti pezzi componenti, anche se i pezzi si muovono secondo leggi semplici, le loro proprietà emergenti sono complesse. Di conseguenza, la geofisica ha la reputazione di essere uno dei domini della scienza più affamati di calcolo. L’Earth Simulator (ES), in grado di eseguire 35.86 trilioni di calcoli in virgola mobile al secondo, o 35.86 TFLOPS, situato a Kanagawa, in Giappone, è stato il supercomputer più veloce del mondo dal 2002 al 2004 ed è utilizzato principalmente per applicazioni geofisiche.
Un esempio dell’applicazione della geofisica è lo studio del nucleo terrestre attraverso l’analisi delle onde sismiche. Utilizzando i supercomputer, i geofisici possono mappare le irregolarità nel nucleo terrestre su scale piccole fino a un chilometro. Un argomento che attualmente lascia perplessi i geofisici è l’eterogeneità del nucleo esterno della Terra, che si ritiene sia liquido. Ad un certo punto, si credeva che il nucleo esterno fosse abbastanza omogeneo, ma i calcoli geofisici hanno mostrato il contrario. Gli scienziati ora sospettano che il nucleo esterno possa consistere in strati alternati di materiale liquido e solido.
Ci sono molti possibili studi computazionali geofisici che attualmente non abbiamo la potenza di calcolo per lanciare. Un’area notoriamente difficile è quella della previsione del clima. L’entità del cambiamento climatico nel prossimo secolo è una variabile che molti governi del mondo sarebbero lieti di conoscere, ma non esiste un metodo scientifico per prevedere il clima del mondo in modo affidabile con così tanto anticipo.