对于地球外圈，科学家们通常通过直接观测和测量来研究大气圈、水圈、生物圈和岩石圈的表面。而地球内圈的研究则依赖于地球物理方法，如地震学、重力学和现代空间测地技术，通过这些技术反演出地球内部的特性。地球各圈层在分布上显示出一种显著特征，即固体地球内部与地表之上高空的分布是平行的，而在地表附近，各圈层则相互渗透甚至重叠，其中生物圈的表现尤为突出，其次是水圈。这种分布特征为地球科学的研究提供了宝贵的线索。地球内部结构的信息主要通过地震波的记录间接获得。地震波分为纵波和横波，纵波在固体、液体和气体中都能传播，速度较快；横波则仅能在固体中传播，速度较慢。地震波在地球深处传播时，传播速度突然发生变化的面被称为不连续面。这些不连续面的存在揭示了地球内部圈层结构的存在。