Jedna z sesji satelitarnych XXXV Zjazdu Fizyków Polskich w Białymstoku dotyczyła fizyki związanej z Ziemią, a ściślej wybranym zagadnieniom fizyki wnętrza Ziemi. Pierwszy referat dotyczył struktury i własności fizycznych litosfery Ziemi, sięgającej do głębokości 80-150 km. Autorami referatu byli Aleksander Guterch i Marek Grad. Pierwszy z autorów referatu przedstawił główne wyniki badań międzynarodowego eksperymentu sejsmicznego znanego jako POLONAISE'97 Experiment (POlish Lithospheric ONsets - An International Seismic Experiment 1997). Było to największe przedsięwzięcie badawcze tego typu w światowej geofizyce, zrealizowane głównie na obszarze zachodniej i północno-wschodniej Polski w szerokiej współpracy międzynarodowej ekip naukowych i technicznych z Polski, USA, Kanady i szeregu krajów zachodnioeuropejskich. Autor prezentacji zwrócił uwagę, że przeprowadzony eksperyment był pod względem metodycznym przedsięwzięciem nowatorskim, bez precedensu w skali światowej. Bardzo złożone pod względem organizacyjnym, logistycznym i technicznym przedsięwzięcie badawcze, realizowane na obszarze około 150 000 km2 z udziałem około 600-osobowego zespołu, wymagające ogromnej precyzji i dokładności, przebiegło wg oceny ośrodków zagranicznych niezwykle sprawnie. Dla przykładu, eksplozje ładunków wybuchowych generujących fale sejsmiczne, zostały zaprogramowane i wykonane automatycznie przy zastosowaniu satelitarnego systemu GPS oraz komputerów z dokładnością do mikrosekundy.
Główny cel eksperymentu POLONAISE'97 został osiągnięty. Otrzymano nowe dane o strukturze skorupy ziemskiej i dolnej litosfery, do maksymalnej głębokości 60 120 km, o znaczeniu odkrywczym i z niespotykaną dotychczas dokładnością. A. Guterch w swoim wystąpieniu przedstawił główne wyniki tych badań, o znaczeniu kontynentalnym, a nawet w pewnym zakresie o znaczeniu planetarnym. Prelegent zwrócił uwagę, że współczesne badania geofizyczne i geologiczne muszą przekroczyć dotychczasową barierę technologiczną i zdecydowanie zwiększyć zasięg dokładnej penetracji głębszych struktur skorupy ziemskiej i dolnej litosfery, stanowiących zewnętrzną powłokę Ziemi. Wielkie programy naukowe zrealizowane w ostatniej dekadzie dowiodły bowiem, ponad wszelką wątpliwość, że ewolucja geologiczna kompleksu osadowego skorupy ziemskiej pozostaje w ścisłym związku z budową i ewolucją jego podłoża litosferycznego. Przyszły globalny rozwój cywilizacyjny świata będzie oczekiwał od nauk o Ziemi dokładnej wiedzy o strukturze i składzie całej litosfery oraz występujących w niej zasobach naturalnych. Daje temu wyraz inicjatywa podjęta przez Organizację do Współpracy Ekonomicznej i Rozwoju (Organization for Economic Cooperation and Development - OECD), wzywająca społeczność międzynarodową do konsolidacji i intensyfikacji działań zmierzających do dokładnego rozpoznania struktury litosfery. Główne przedsięwzięcia naukowe służące temu celowi to głębokie wiercenia i towarzyszące im wielodyscyplinarne nowoczesne badania geofizyczne w otworach oraz głębokie badania sejsmiczne, prowadzone zarówno w układzie 2-wymiarowym jak i 3-wymiarowym. Są to przedsięwzięcia badawcze kosztowne, pod względem technologicznym bardzo złożone, i stąd wymagające szerokiej współpracy międzynarodowej. Wyniki badań osiągnięte tymi metodami stanowią podstawę dla wielu specjalizacji z zakresu nauk o Ziemi. Mają wybitne znaczenie strategiczne zarówno dla badań aplikacyjnych jak i podstawowych.
Zrealizowany projekt POLONAISE'97 stanowi pierwszą część tzw. sejsmicznych refrakcyjnych i szerokątowych refleksyjnych badań prowadzonych w Polsce w ramach ogólnego programu, będącego przedmiotem polityki państwa w dziedzinie głębokich badań geologicznych i geofizycznych. Prelegent poinformował również w swoim wystąpieniu, że kolejny program, który obejmie południową i wschodnią Polskę, Słowację, Węgry, Czechy, Austrię i północno-wschodnie Włochy oraz południowo-wschodnie Niemcy, jest planowany na czerwiec 2000 roku. W realizacji tego programu weźmie udział ponad 20 instytucji naukowych z USA, Kanady i Europy Zachodniej, w tym znane amerykańskie Konsorcjum IRIS (Incorporated Research Institutions for Seismology) skupiające ponad 80 instytucji geofizycznych w USA. Program badań głębokich struktur litosfery na wymienionym obszarze, o kluczowym znaczeniu dla kontynentu europejskiego, będzie realizowany w ramach dwóch projektów razem wykonywanych. Projekty te są znane jako CELEBRATION 2000 (Central European Lithospheric Experiment Based on Refraction) i RISK 2000 (Seismic Risk and Hazards). Centrum operacyjne dla obydwu projektów mieści się w Instytutach Geofizyki PAN i na Wydziale Fizyki UW. Pełna realizacja całego programu opartego na obydwu projektach stwarza niepowtarzalną szansę otrzymania nowoczesnego obrazu głębokich struktur litosfery obszaru Polski w ścisłym nawiązaniu do całego kontynentu europejskiego. Dzięki szerokiej współpracy międzynarodowej koszty realizacji tego znaczącego przedsięwzięcia naukowego zostaną zredukowane do minimum. Otrzymany zaś w ten sposób obraz struktury litosfery stworzy głębokie ramy tektonofizyczne dla przyszłej 3-wymiarowej interpretacji budowy litosfery obszaru Polski jako jednego z najistotniejszych geosystemów kontynentu europejskiego.
Tego typu programy badawcze zmierzające do stworzenia ram geotektonicznych dla 3-wymiarowej interpretacji geofizycznej i geologicznej są już realizowane lub projektowane w przodujących krajach świata. Przykładem jest program francuski The scientific programme for 3D geological and geophysical imaging of France's subsurface. Realizowany jest również niezwykle bogaty program sejsmicznych badań struktury litosfery w Niemczech zmierzający do stworzenia 3-wymiarowego obrazu budowy geologicznej kraju. W czerwcowym numerze prestiżowego pisma Amerykańskiej Unii Geofizycznej EOS (Vol. 80, Nr 22, June 1, 1999) opublikowana została informacja o nowym programie głębokich badań sejsmicznych i geologicznych, któremu patronują Służba Geologiczna USA i szereg najbardziej zainteresowanych organizacji naukowych, wspomaganych przez National Science Foundation. Program ten zmierza do realizacji opracowania, w ciągu najbliższych 10 lat, 3-wymiarowego obrazu całej tektonosfery Ameryki Północnej, do głębokości kilkuset km. Jest to w Stanach Zjednoczonych jeden z priorytetowych projektów, który przygotowuje podstawy dla dalszego rozwoju cywilizacyjnego kraju w różnorodnych aspektach od dokumentacji zasobów mineralnych i ich genezy do określenia hazardu sejsmicznego i ewolucji Ziemi. Koszty i znaczenie programu amerykańskiego są porównywalne , jak piszą jego autorzy, z przedsięwzięciem naukowym jakie w badaniach kosmicznych spełnia teleskop Hubble'a.
W podsumowaniu swojej prezentacji prelegent podkreślił, że zrealizowane i planowane eksperymenty sejsmiczne na obszarze Polski i krajów przyległych mają także wybitne znaczenie integracyjne. Prowadzą bowiem do stworzenia w Europie wspólnej przestrzeni naukowej, co ma szczególne znaczenie dla nauk o Ziemi. Nauki te działają bowiem na kontynencie podzielonym licznymi granicami państw, często uniemożliwiającymi traktowanie Europy jako jednolitego obiektu badań geodynamicznych. Ten aspekt programów badawczych zainicjowanych w Polsce jest wysoko ceniony zarówno przez Europejską Fundację Naukową jak i Komisję Europejską w Brukseli.
Marek Lewandowski w referacie Geomagnetyzm i jego znaczenie dla rekonstrukcji globalnych procesów geodynamicznych przedstawił aktualny stan wiedzy o historii rozpadu megakontynentu Pangei, który to proces rozpoczął się około 200 milionów lat temu z końcem triasu i trwa do dziś. Dzisiejszy rozkład kontynentów i oceanów jest efektem tego rozpadu, będącego konsekwencją procesów rozrywania, czyli ryftogenezy skorupy kontynentalnej. Historia rozpadu Pangei została utrwalona w dnach nowopowstałych oceanów i jest odczytywana dziś przede wszystkim metodami magnetyzmu ziemskiego i stratygrafii, co umożliwia rekonstrukcję tego megakontynentu.
O ile generalna historia rozpadu Pangei jest dość dobrze poznana, o tyle jej powstanie stanowi przedmiot dyskusji. Przedstawione przez M. Lewandowskiego interpretacje paleograficzne, obejmujące okres od początku ordowiku po schyłek karbonu (485-295 mln lat), tworzą spójny obraz rozwoju paleogeograficznego. W przedstawionej prezentacji wykorzystano dwie dziedzinowo odmienne metody: paleomagnetyczną i paleoklimatyczną. Pierwsza z nich umożliwia ilościowe określanie paleoszerokości bloku skorupowego oraz jego orientację względem paleobieguna poprzez badanie namagnesowania szczątkowego skał. Metoda druga daje podobne możliwości, ale tylko jakościowe. Autor referatu opierał się na wynikach badań własnych oraz na materiałach opublikowanych w literaturze przedmiotu w ciągu ostatnich 10 lat.
Za punkt wyjścia przyjęto dość szeroko akceptowaną rekonstrukcję Neumana (1984) dla dolnego ordowiku. Ze względu na ograniczenia metodologiczne, przyjęto dodatkowe założenie o możliwie najmniejszych prędkościach bloków skorupy i możliwie najmniejszych odległościach pomiędzy nimi. Starano się także utrzymać stałą prędkość bloków skorupowych opierając się na przekonaniu, że zmiany prędkości komórki konwekcyjnej w płaszczu, szczególnie w krótkim czasie, są trudne do wyjaśnienia z tektonofizycznego punktu widzenia.
Jak wynika z przedstawionych przez M. Lewandowskiego rekonstrukcji, budowa geologiczna kontynentu europejskiego na zachód od granicy starego kratonu prekambryjskiego Wschodniej Europy, która na obszarze Polski biegnie w przybliżeniu wzdłuż linii Kołobrzeg-Warszawa-Lublin, została ukształtowana wskutek następujących po sobie kolizji mniejszych fragmentów skorupowych odrywanych od latyno-afrykańskiej krawędzi Gondwany. Ta ostatnia była megakontynentem złożonym z Ameryki Południowej, Afryki, Antarktydy, Australii i mniejszych bloków.
Dyskusja po referacie dotyczyła głównie skali dokładności przedstawionych rekonstrukcji, mechanizmu procesów odpowiedzialnych za ruchy bloków tektonosfery oraz ich związków z ewolucją wnętrza Ziemi.
Procesy fizyczne zachodzące w ogniskach trzęsień ziemi były przedmiotem kolejnego referatu, którego autorami byli Roman Teisseyre i Zbigniew Czechowski. Referat na sesji przedstawił Zbigniew Czechowski stwierdzając na wstępie, że trzęsienia ziemi są w swojej istocie procesami zniszczenia zachodzącymi w ogromnej skali w tektonosferze Ziemi. W referacie omówione zostały na początku zjawiska trzęsień ziemi w statystycznym opisie mikroskopowym, a następnie w skali makroskopowej. W referacie przedstawiono modele zniszczenia ośrodka z defektami oparte na teorii dyslokacji. Opisują one takie zjawiska jak procesy akumulacji naprężeń w ośrodku niejednorodnym, tworzenie się mikroszczelin i makroszczelin, propagację szczelin, ewolucję przemieszczeń na uskokach, oddziaływanie między uskokami oraz periodyczne, jak również nieregularne, zachowanie się układów uskoków tektonicznych. Przedstawiono również kinetyczny model ewolucji szczelin stanowiący rozszerzenie podejścia dyslokacyjnego na opis, w którym podstawowymi obiektami są szczeliny.
Dyskusja po referacie dotyczyła głównie zasadności użycia dyslokacji, które utożsamiano z mikrostrukturą kryształów, a nie z obiektem teorii matematycznej. Pytania dotyczyły również problemu prognozowania trzęsień ziemi. W odpowiedzi autor referatu odpowiedział jednoznacznie na obecnym etapie wiedzy o procesach dynamicznych zachodzących we wnętrzu Ziemi, oraz wiedzy o jej strukturze i parametrach fizycznych przewidywanie trzęsień ziemi jest mało prawdopodobne.
Omówione referaty wyczerpały program sesji satelitarnej S2B - fizyka wnętrza Ziemi.