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地球为太阳系第五大行星，为一呈赤道略鼓、两极略扁的三轴椭球体，赤道半径约6378km，极半径约6357km，平均半径约6371km，赤道周长约40076km。地球内部结构可以划分为地壳、地幔和地核三个主要圈层，其中莫霍面至地表部分称为地壳，莫霍面至古登堡面之间称为地幔，古登堡面以下至地心称为地核。地球内部各圈层的划分、深度及特征见表3-1。
表3-1 地球内部圈层结构及各圈层的主要物理数据
地球内部的主要物理性质包括密度、压力、重力、温度、磁性及弹塑性等。
地球总质量为5.965×10 21 t，平均密度为5.517g/cm 3 。但地表岩石实测平均密度仅为2.7～2.8g/cm 3 ，说明地球内部必定存在比地表岩石密度更大的物质。地球内部物质密度从地表向地核变化规律如何？通过平均密度、地震波传播速度、地区转动惯量及万有引力等各方面的数据综合计算得出，地球物质密度从表层的2.6～2.9g/cm 3 向下增加到地心处的12.51g/cm 3 ，在一些不连续面有明显的跳跃增加，如在莫霍面（壳—幔界面）处，密度从2.9g/cm 3 增至3.32g/cm 3 ；在古登堡面（核—幔界面）处，密度从5.56g/cm 3 剧增到9.98g/cm 3 。地球物质密度变化见表3-1。
地球内部因存在物质分布而产生压力，在深处某点，其周围各个方向的压力大致相等，其值与该点上覆物质重量成正比。因此，地球内部压力总是随深度增加而逐渐增加。地球内部各圈层的压力大小及变化情况见表3-1。
地球上任何物体都同时受着地球的吸引力和因地球自转而产生的离心力，两者的合力即为重力。在引力与离心力的共同影响下，因离心力随纬度增高而减小，所以重力值随纬度增高而增加，赤道处重力值为978.031 8Gal，两极为983.217 7Gal，两极比赤道增加5.185 9Gal。
在地球内部，影响重力大小的不是地球总质量，而是所在深度以下的质量，所以地球内部重力因深度而不同。从地表到核—幔界面（2885km），重力值随深度增加，但变化不大，在2885km处达到极大值（约1069Gal），这是因为地壳、地幔密度低，而地核密度高，以致质量减小对重力的影响比距离减小的影响要小，但从2885km到地心处，重力则迅速减小为零（见表3-1）。
地球内部显然是存在热量和温度的。热量或温度在地球内部的分布状况称为地热场或地温场。
地球不同深度热量来源和温度变化是不同的，地球表层热量来源主要是太阳辐射，受昼夜、季节、多年周期变化影响，这一层称为外热层，平均深度15m，最多不过几十米，该层温度从地表向下逐渐降低；外热层底部有一个温度常年不变的常温层；常温层以下，地球热量主要来源于内部，因此随深度增加而增高。我们通常把常温层以下每增加100m所升高的温度称为地热增温率或地温梯度，一般来说，大洋地壳要比大陆地壳的地热增温率或地温梯度要高。据实测，大洋地壳平均的地温梯度为4～8℃，大陆地壳平均的地温梯度为0.9～5℃。地表热流值或地温梯度明显高于平均值或背景值的地区称为地热异常区。地热异常可用于研究地质构造，对矿产资源的形成与分布也具有重要作用。地热还是一种清洁天然资源，可用于发电、医疗和民用供暖等。
地球周围存在磁场，称为地磁场，是能够屏蔽宇宙射线、高能粒子，对地表生物起到重要保护作用的保护罩。地磁南北极和地理南北极正好相反，位置相近但不重合。长期观测证实，地磁极围绕地理极附近缓慢迁移。
地磁场具有方向和矢量，为衡量地球某点的磁场强度，通常采用磁偏角、磁倾角、磁场强度三个要素。地磁场由基本磁场、变化磁场和磁异常三个部分组成，其中基本磁场占地磁场的99%以上。现今比较流行的基本磁场主要起源于地球外地核以铁、镍组成的液态金属流动圈层，因电磁感应而产生磁场，现今强度基本稳定的地磁场即为基本地磁场。变化磁场主要是由太阳辐射、宇宙空间带电粒子流等因素引起并叠加于基本磁场之上的各种短期变化磁场，仅占地磁场的不到1%。磁异常是地壳内磁性矿物和岩石引起的局部磁场，叠加在基本磁场之上，利用磁异常可以进行找矿勘探和了解地下的地质情况。
地震波为弹性波，能在地球内部传播，这表明地球具有弹性。地球弹性从宏观上表现为日、月引力交替下地表的交替涨落现象，称为固体潮，其幅度为7～15cm。同时，地球也表现出塑性，如在自转离心力作用下，地球赤道半径比极半径要大，常见的野外岩石强烈弯曲而未破碎或断裂的现象也是塑性表现。地球的弹性和塑性并不矛盾，是在不同条件下展现的不同性质。在作用速度快、持续时间短的力（如地震作用力）的条件下，地球常表现为弹性体；在作用力缓慢且持续时间长（如地球旋转离心力、构造运动作用力）或在地下深处较高的温、压条件下，则可表现出较强的塑性。
认识地球内部物质组成主要依据以下几个方面：①根据各圈层密度和地震波速度与地表岩石或矿物的有关性质对比进行推测。②根据各圈层的压力、温度，通过高温高压模拟实验进行推测。③根据火山喷发、构造运动等搬运至地表的地下深部物质进行推断。④与地球捕获的陨石研究结果进行对比。
通过上述方法，现今对地球内部各圈层的物质组成与状态的认识如下：
地壳为地球的表层，主要由沉积岩、岩浆岩、变质岩三大岩类组成，厚度在5～70km之间，大陆区地壳相对大洋区地壳较厚。地壳平均厚度约为17km，约为地球半径的1/375，约占地球总体积的1%，占地球总质量的0.8%。地壳物质的密度一般为2.6～2.9g/cm 3 ，其上部密度较小，下部密度增大。
地幔是莫霍面以下、古登堡面以上的中间部分，从整个地幔可传播地震波横波来看，其主要由固态物质组成。地幔厚度约2850km，占地球总体积的82.3%，占地球总质量的67.8%，是地球的主体部分。根据地震波次级不连续面，大致可以650km深处为界将地幔分为上地幔和下地幔。
上地幔平均密度3.5g/cm 3 ，与石陨石相当，可能具有与石陨石类似的物质成分。通过火山喷发和构造运动从上地幔带出的物质分析，其为超基性岩。根据模拟实验推测，地幔可能由45%～75%的橄榄岩、25%～50%的辉石、5%的石榴子石等组成。这种假想中的地幔物质被称为地幔岩，上地幔为岩浆的重要发源地。
下地幔平均密度为5.1g/cm 3 ，由于下地幔压力较大，存在于上地幔的橄榄岩等矿物在下地幔分解成FeO、MgO、SiO 2 和Al 2 O 3 等简单的氧化物。相较上地幔，下地幔物质化学成分的变化可能主要表现为含铁量的相对增加（或Fe/Mg的比例增大），物质密度和波速逐渐增加。
地核是地球内部古登堡面至地心的部分。由于地震横波在外核不能通过，同时纵波大幅衰减，从而推测外核为液态；由于地震横波在内核重新出现，从而推测其为固态。地核占地球总体积的16.2%，质量却占地球总质量的31.3%，地核的密度高达9.98～12.5g/cm 3 ，超过地表最常见的金属铁的密度（8g/cm 3 ），在地核强大的压力作用下，完全能达到现有密度，且其密度与铁陨石接近，表明地核很可能为铁、镍的物质。同时，地球存在磁场，表明地球内部存在一个含有高磁性液态铁、镍的流动圈层，与地震横波不能通过液态外核的现象相符。目前推测，地核最合理的物质组成应是由铁、镍及少量的硅、硫等轻元素组成的合金。
地球外部圈层主要包括地表至大气层的外边界，主要包括大气圈、水圈、生物圈。各圈层虽各自独立，但又相互关联、相互影响、相互渗透、相互作用，共同促进地球外部环境的演化。
大气圈是因地球引力而聚集于地球最外部的一个气体圈层，既是人类和生物赖以生存的必不可少的物质条件，也是维持地表恒温和水分的保护层，同时也是促进地表形态变化的重要动力和媒介。
大气圈主要由氮、氧、二氧化碳、水及一些微量惰性气体组成，可分为恒定组分、可变组分和不定组分三种（表3-2）。其中，恒定组分为在地表任何地方其组成均基本不变的成分，主要由氮、氧、氩组成（三者共占大气总体积的99.96%）；可变组分是指随季节、气象、人类活动影响而发生变化的组分，主要包括二氧化碳、臭氧和水蒸气（目前大气中二氧化碳含量的增长主要因以现代工业为主的人类活动而形成）；不定组分主要指大气中可有可无的成分，如尘埃、硫化氢、氮氧化物等，通常是大气污染的主要成分，主要因火山喷发、森林火灾以及人类生产生活活动而产生。
表3-2 地球大气的主要组成成分
大气圈的界线并不明显，下部通常指地表及地表向下一定距离的空间，向上一般认为是向宇宙星际尘埃的密度过渡。自下而上，大气圈通常被划分为对流层、平流层、中间层、暖层及散逸层（图3-1）。
图3-1 大气圈的层圈结构
对流层 是大气圈最下部圈层，厚度由赤道向两极变薄，平均厚度约11～13km，厚度受季节交替影响，一般夏季较大，冬季较小。对流层虽薄，质量却占大气圈总质量的70%～75%，且集中了大气圈几乎全部水汽和尘埃。对流层具有以下特征：①对流层热量主要来自地表辐射，因此温度随高度增加而降低，一般平均每升高1km，温度降低6℃，称为大气降温率；②大气具有强烈对流运动，几乎所有的气象现象均集中于对流层；③温度、湿度、气压等气象要素的水平分布不均匀，由此形成复杂的天气现象；④对流层受人类活动影响最显著，人类生产活动排放的大气污染物绝大部分都集中在对流层。
平流层 是从对流层顶至35～55km高空的大气层，其质量约占大气圈总质量的20%。平流层最显著的特点是气流以水平方向运动为主，基本不含水汽和尘埃物质，因此不存在各种天气现象。平流层顶部分布着臭氧层，能吸收99%以上的对地表生物有害的紫外线，是地球生命的保护伞。
中间层 是指自平流层顶至85km左右高空的大气层。该层气温随高度增大迅速下降，至中间层顶界气温降到-83℃～-113℃。由于下热上冷而出现空气的垂直运动，中间层顶部存在较弱的电离现象。
暖层 又称电离层，为从中间层顶到800km左右的高空。该层空气稀薄，质量仅占大气总质量的0.5%。该层空气质点在宇宙辐射作用下温度迅速增高并被分解为原子而处于电离状态，该电离现象在远距离短波无线电通信方面具有重要意义。
散逸层 也称外逸层，空气极为稀薄，是大气圈与星际空间的过渡地带，温度随高度增加而升高。因地球引力作用弱且高温下运动活跃，气体不断向外扩散。
水圈是由地球表层水体所构成的连续圈层，是一切生物必不可少的生存条件，对地球环境的形成和改造起重要作用。
水以气态、固态和液态三种形式存在于自然界。地球水体总质量为1.5×10 18 t，体积约1.4×10 18 m 3 ，其中海洋水约占97.212%，大陆表面水约占2.167%，地下水为0.619%，大气水占0.001%（表3-3）。地球上的水体分布极不均匀。
表3-3 地球水圈组成及比例
水在自然界的不断运动和转换称为水圈的循环。水循环的最主要动力是太阳辐射能和地球重力能。在太阳辐射能下，固态水因吸收热量而融化为液态水，液态水因蒸发而进入大气，并随气流流动被输送至不同地带，水汽遇冷凝结则以雨、雪形式重回地面，又在地球重力作用下由高处流向低处。水在该两种能量作用下进行形式转变和位置转换，构成水圈的循环。水圈循环又分为大循环和小循环，其中大循环是海洋—陆地—海洋的完整水循环，小循环为陆地内部或海洋内部的水循环。
生物圈是由生物及其生命活动的地带所构成的连续圈层，是所有生物及其生存环境的总称，生物圈中90%以上的生物及其活动集中于地表到200m高空以及水面到水下200m的水域空间内，是生物圈的主体。自然界中的生物，按其性状特征可分为原核生物界、真菌界、植物界和动物界四类。
原核生物是一类起源古老、结构简单的原始生物，其细胞内只有核物质，没有明显的核膜，为没有真正细胞核的原核细胞，基本上是单细胞，也有多细胞集合体。原核生物主要包括细菌和蓝绿藻。
真菌是一类低等的真核生物，无叶绿素，不能进行光合作用，营养方式为腐生、寄生。真菌分布广泛，与人类关系密切，许多种类可供食用或医用等，如酵母菌、青霉、蘑菇、木耳等。
植物是生物中较大的一个类群，遍布全球、种类繁多，可进行光合作用，为自养生物，根据有无根、茎、叶的分化以及有无胚，分为低等植物和高等植物。
动物是种类最多的生物，遍布自然界，为以植物、动物或微生物为食的异养生物。动物按有无脊椎分为无脊椎动物和脊椎动物两类。人类是目前主宰世界的最高级动物，创造了辉煌的现代文明。从生物学上讲，人是高等哺乳动物灵长类的一种，在生物分类中属于动物界脊椎动物门哺乳动物纲灵长目人科人属人种。