В 1934 г. на кафедру магнитометрии был приглашён из Института метрологии для чтения курса «Магнитные измерения» и создания лаборатории магнитных свойств горных пород Б.М. Яновский. Им был разработан магнитометр для измерения вертикальной составляющей геомагнитного поля, астатический магнитометр — для измерения свойств слабомагнитных пород. Под его руководством в 1939г. аспиранткой Т.Н. Розе были выполнены одни из первых в мире исследования явления термоостаточной намагниченности горных пород, которые явились предвестником целого направления в земном магнетизме — палеомагнетизма.

В 1960-е годы в структуре кафедры появились самостоятельные лаборатории — лаборатория геомагнитных пульсаций и лаборатория аэрономии (впоследствии лаборатория физики магнитосферы). Поскольку интересы кафедры не ограничивались только земной корой, а простирались и вглубь и в космическое пространство, изменилось и название кафедры — она стала называться кафедрой Физики Земли.

В 60-е годы под руководством Б.М. Яновского был создан прибор для измерения вертикальной составляющей геомагнитного поля методом протонного резонанса, тем самым была показана возможность применения этого метода для измерения элементов земного магнетизма. При одновременном действии магнитного поля Земли и изменяющейся температуры был обнаружен новый вид намагниченности — термовязкая, изучены её свойства и особенности, дана физическая интерпретация.

В настоящее время сотрудники лаборатории совместно с финскими, немецкими и шведскими учёными изучают электропроводность литосферы Балтийского щита по международному проекту SVEKALAPKO.

В последние годы сотрудники кафедры получили ряд грантов РФФИ, Минобразования РФ, Международного научного фонда, гранты INTAS, НАТО, Немецкого научного общества, фонда «Фольксваген», Японского научного фонда и грант Норвежского королевского фонда.

Кафедра физики Земли в настоящее время является организатором и координатором значительного объёма фундаментальных геофизических исследований. Кафедра имеет широкие международные связи — осуществляется постоянный обмен студентами, магистрантами, аспирантами и сотрудниками с девятнадцатью зарубежными университетами. Многие сотрудники являются членами таких российских и международных геофизических обществ, как Российское физическое общество, Евроазиатское геофизическое общество, Европейское геофизическое общество, Европейское общество геофизиков-разведчиков и т.п. Регулярно кафедра издаёт отчёт, содержащий последние научные достижения и учебную информацию.

В последние годы сотрудники лаборатории геоэлектрики выполняли исследования донных отложений озер Валдайской возвышенности при помощи георадара (С.С.Крылов, Н.Ю.Бобров, грант РФФИ 15-05-02584 «Комплексные палеолимнологические исследования озер Валдайской возвышенности»), исследовали гидрогенные талики в дельте р.Лена и на п-ове Ямал методами электроразведки (С.С.Крылов, Н.Ю.Бобров, Российско-немецкие экспедиции «Лена-2016», «Лена-2017», «Лена-2018», грант РФФИ 18-05-60291 «Адаптация арктических лимносистем к быстрому изменению климата»), изучали магнитную вязкость импактных пород метеоритного кратера Жаманшин, Казахстан (Н.Ю.Бобров, грант РФФИ 18-05-00626 «Магнитная релаксация в горных породах по данным магнитной гранулометрии и электромагнитного зондирования»). Интересные результаты были получены при изучении галоклина в устьевой области реки Кереть, впадающей в Белое море, методом георадолокации (С.С.Крылов, Н.Ю.Бобров, гранты РФФИ 07-05-00583-а «Развитие методов мониторинга устьевых областей рек на основе георадиолокации и интегральной оценки состояния водных объектов», 11-05-01211-а «Исследование распространения и трансформации речных вод в приливном эстуарии с использованием неконтактных методов натурных измерений и численного гидродинамического моделирования»). В рамках договоров с производственными организациями выполнялось физическое моделирование электромагнитных зондирований на металлических и баковых моделях (С.С.Крылов, Н.Ю.Бобров, А.А.Миронов).

Результаты работ отражены в публикациях:
Fedorov, G., Savelieva, L., Bobrov, N., Ludikova, A., Kostromina, N., Cherezova, A., Petrov, A., Bazhenova, E., Andreev, A., 2025. Late glacial and Holocene climate and landscape dynamics in the Valdai Highlands (East European Plain) inferred from lake sediment records. Quaternary Research, pp.1-17. DOI: 10.1017/qua.2025.100200 (https://doi.org/10.1017/qua.2025.10020)
Bobrov, N., Sergienko, E., Yanson, S., Kosterov, A., Karpinsky, V., Kharitonskii, P., Ralin, A., 2023. Magnetic Viscosity of Suevites from the Zhamanshin Impact Crater. In Problems of Geocosmos-2022: Proceedings of the XIV Conference and School, p. 85-109 (Springer Proceedings in Earth and Environmental Sciences (SPEES)). DOI: 10.1007/978-3-031-40728-4_7 (https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-031-40728-4_7)
Федорова, И., Бобров, Н., Здоровеннов, Р., Нигаматзянова, Г., Чернова, Е., Здоровеннова, Г., Федоров, Г., 2021.  Адаптация арктических лимносистем к климатическим изменениям. Современные исследования трансформации криосферы и вопросы геотехнической безопасности сооружений в Арктике, Салехард, с.441-444. ISBN (печатное издание): 9785604610848. (https://elibrary.ru/item.asp?id=47471035)
Juhls, B., Antonova, S., Angelopoulos, M., Bobrov, N., Grigoriev, M., Langer, M., Maksimov, G., Miesner, F., Overduin, P.P., 2021. Serpentine (Floating) Ice Channels and their Interaction with Riverbed Permafrost in the Lena River Delta, Russia. Frontiers in Earth Science, 9, 689941. DOI: 10.3389/feart.2021.689941
(https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/feart.2021.689941/full)
Бобров, Н. Ю., Сергиенко, Е. С., Харитонский, П. В., 2019. Исследования импактных пород астроблемы Жаманшин электромагнитным методом переходных процессов в полевых и лабораторных условиях. Палеомагнетизм и магнетизм горных пород: Материалы XXV юбилейной Всероссийской школы-семинара по проблемам палеомагнетизма и магнетизма горных пород (с международным участием). Щербаков, В.П. (ред.). Филигрань, с.38-43. (https://elibrary.ru/item.asp?id=41261237)
Bobrov N., Bolshiyanov D. 2019. Study of sub-bottom talik in the Lena River Delta by the ERT method. In: Kruse, S., Bolshiyanov, D., Grigoriev, M.N., Morgenstern, A., Pestryakova, L., Tsibizov, L. and Udke, A., eds.: Russian German Cooperation: Expeditions to Siberia in 2018, Reports on polar and marine research, Bremerhaven, Alfred Wegener Institute for Polar and Marine Research, 734, pp.94-96. (https://epic.awi.de/id/eprint/50137/)
Bobrov N., Titov A. 2018. Geophysical investigations of hydrogenic taliks in the Lena river delta. In: Strauss, J., Boike, J., Bolshiyanov, D.Y., Grigoriev, M.N., El-Hajj, H., Morgenstern, A., Overduin, P.P. and Udke, A., eds.: Russian German Cooperation: Expeditions to Siberia in 2017, Reports on polar and marine research, Bremerhaven, Alfred Wegener Institute for Polar and Marine Research, 725, pp.71-74. (https://epic.awi.de/id/eprint/48562/)
Bobrov, N., Titov, A., Krekhov, A., 2018. Delineation of underbed talik in the Lena river delta with the use of geophysics - results of GPR, TEM and ERT measurements. In: Theory and Methods of Polar Science: Proceedings of International youth scientific conference on the polar geodesy, glaciology, hydrology and geophysics. St. Petersburg University; eds. Popov S.V., Gavrilkina S.A., Pryakhina G.V. c. 60-68. (https://elibrary.ru/item.asp?id=36630982)
Бобров, Н.Ю., Крылов, С.С., Антонов, Е.Ю., Шеин, А.Н., Смилевец, Н.П., 2017. Физическое и численное моделирование зондирований становлением поля над соляно-купольными структурами. Геология и геофизика, т.58, №2. с. 323-333. https://doi.org/10.15372/GiG20170210
Бобров, Н.Ю., Крылов, С.С., 2016. Исследование многолетнемерзлых пород в дельте р. Лены методами электроразведки. Перспективы развития инженерных изысканий в строительстве в Российской Федерации: Материалы XII общероссийской конференции изыскательских организаций, с. 364-368.
(https://elibrary.ru/item.asp?id=30505215)
Бобров, Н.Ю., Крылов, С.С., Титов А.В., 2016. Физическое и математическое моделирование распространения георадарных сигналов в пресноводных водоемах. Перспективы развития инженерных изысканий в строительстве в Российской Федерации: Материалы XII общероссийской конференции изыскательских организаций, с. 350-356. (https://elibrary.ru/item.asp?id=30505213)
Bobrov, N.Y., Polovkov, V.V., D.A., 2016. Physical Modeling of Electromagnetic Soundings for Justification of New Geological Exploration Technologies. In: 7th EAGE Saint Petersburg International Conference and Exhibition.
(https://www.earthdoc.org/content/papers/10.3997/2214-4609.201600276)
Krylov, S., Bobrov, N., Pryakhina, G., Bricheva, S., Ionov, V., 2014. Peculiarities of distribution and transformation of water in the Keret’ River tidal estuary. Russian Meteorology and Hydrology, v.10, pp.677-684
(https://link.springer.com/article/10.3103/S1068373914100057)
Крылов, С.С., Бобров, Н.Ю., Киселев, Е.Ю., Петлеваный, Д.И., Пряхина, Г.В., Смагин, Р.Е., 2011. Применение георадарной технологии для изучения динамических процессов в устьевых областях рек, «Исследования океанов и морей», Труды Государственного Океанографического института, Вып. 213, с. 356-368.
(https://elibrary.ru/item.asp?id=18904437)
Бобров, Н.Ю., Крылов, С.С., Киселев, Е.Ю., Пряхина, Г.В., Федорова, И.В., 2009. Применение георадиолокации в гидрологии. Записки Горного института, т.183, стр. 219-223. (https://pmi.spmi.ru/index.php/pmi/article/view/6896)

В последние десятилетия под руководством профессора Б.М.Каштана в лаборатории проводились исследования, связанные развитием динамической теории распространения упругих волн в сложных средах с целью повысить эффективность разведки углеводородов: исследования трубных волн в скважинах, применение принципа виртуального источника волн, изучение нелинейных эффектов, исследования дифракционных эффектов, исследования в области полного обращения волнового поля, анализ полей интерференционных волн, теория распространения упругих волн в анизотропных средах.
Под руководством профессора В.Н.Трояна проводились работы по статистическим методам анализа и обработки сейсмических данных: дифракционная томография для акустических и упругих волн, построение и интерпретация томографических функционалов, применение генетического алгоритма для определения скорости распространения сейсмических волн, использование фильтра Калмана для анализа сейсмических сигналов, робастные методы оценивания геофизических параметров, применение критерия Байеса при решении обратных геофизических задач.
.Старший научный сотрудник А.В.Пономаренко работал над применением метода поверхностно-волновой томографии, предложенного профессором Т.Б. Яновской, для решения инженерных задач. Был создан комплекс программ для построения разрезов приповерхностной среды по методу поверхностно-волновой томографии. Второе направление исследований А.В. Пономаренко , реализуемое в настоящее время — коррекция зашумлённых данных сенсора геофон для последующей совместной обработки с данными сенсора гидрофон в морской сейсморазведке.

В 1997-1998 гг. начинаются исследования возбуждения атмосферы процессами, происходящими в Земле. Научная группа в составе Петровой Л.Н., Орлова Е.Г., Карпинского В.В. в кооперации с сотрудниками Кафедры физики атмосферы (профессором Шведом Г.М. и его аспиранткой Карповой Н.В.) выполняет анализ одновременных наблюдений вариаций приземного давления микробарографами в Санкт-Петербурге и Москве и колебаний поверхности земли сейсмографом в Санкт-Петербурге (данные составили около 120 суток). Выполнен теоретический анализ источников мезомасштабных волн в атмосфере и передачи сейсмических колебаний в атмосферу. Впервые получены следующие важные результаты: (1) в спектрах вариаций давления в диапазоне периодов 0,5 - 4 час в областях размером до нескольких сот - тысячи км практически постоянно присутствуют гармоники, которые являются общими для колебаний атмосферы и земной поверхности; (2) внутренние гравитационные волны от метеорологических тропосферных источников не могут являться главной причиной появления этих гармоник; (3) основным источником их появления являются сейсмические волны, возникающие в Земле, и(или) короткопериодные собственные колебания атмосферы типа двумерных волн Лэмба.
В 2004 году к исследованию колебаний атмосферы с устойчивыми частотами в диапазоне периодов порядка 1-5 ч привлечены микробарографические измерения в Санкт-Петербурге (59.9°N, 29.8°E) и Шилтахе (48.3°N, 8.3°E) и измерения сейсмографом с вертикальным маятником в Санкт-Петербурге, Шилтахе и Коллме (51.3°N, 13.0°E). Микробарографические измерения в обоих пунктах наблюдения произведены одновременно с сейсмическими. Суммарная длительность рядов измерений в каждом пункте не меньше 16 месяцев. Обнаружена сильная сезонная изменчивость спектров вариаций давления. В частотных распределениях колебаний давления и сейсмических осцилляций имеется ряд заметных общих особенностей. Изменения с периодом 8 мкГц в распределении колебаний атмосферы и земной поверхности по частотам позволили предположить, что среди этих колебаний имеются собственные колебания атмосферы. Обнаружены частоты колебаний атмосферы и земной поверхности близкие к высоким гармоникам солнечных суток, а также частоты, приписываемые глобальным осцилляциям Солнца на 104.16 и 284.7 мкГц.
Продолжается работа над усовершенствованием сейсмогравиметрического комплекса, улучшению защиты сейсмометров от влияния температуры, атмосферного давления и наклонов (Орлов Е.Г., Миронов А.А., Карпинский В.В.), усовершенствуется способ калибровки каналов, а частотные характеристики сравниваются с рабочими характеристиками приборов сети Geoscope.
Анализируются уникальные наблюдения крупномасштабных деформаций, зарегистрированных перед сильнейшими землетрясениями в Евразии (Петрова Л.Н., Орлов Е.Г.).
Познакомиться с результатами исследований сейсмогравитационных колебаний можно по ссылке:
https://geo.phys.spbu.ru/Home_pages/PetrovaSite/PetrovaContents.html.
В конце 1990-х годов по всему миру начали активно развиваться методы сейсмической томографии. Научная группа под руководством профессора Яновской Т.Б. (Лыскова Е.Л., Королева Т.Ю., Кизима Е.С., Фарафонова Ю.Г.) выполняла томографические реконструкции верхней мантии Европы, используя данные о дисперсии поверхностных волн Лява и Релея, полученные от сильных землетрясений. В начале 2000-х годов было предложено для построения дисперсионных кривых (в основном групповых скоростей) использовать записи сейсмического шума, исходя из предположения, что шум в основном создается поверхностными волнами. По кросс-корреляционным функциям между парами станций можно было определять дисперсионные кривые на межстанционных трассах и применять их в поверхностно-волновой томографии. В отличие от методов, основанных на данных землетрясений, которые происходят редко и связаны с сейсмически активными зонами, новый подход позволял значительно увеличить объем данных и использовать методы поверхностно-волновой томографии для изучения асейсмических областей. Однако позднее, в работе (Yanovskaya et al., 2016), основываясь на анализе корреляционных функций шума (ККФ) и распределения очагов землетрясений, было показано, что вертикальная компонента шума на периодах свыше 20-30 секунд является следствием землетрясений. Был сделан вывод, что для получения точных дисперсионных кривых волн Релея в диапазоне периодов 10-100 секунд рекомендуется усреднять данные за достаточно длительный период — не менее трех лет, причем за такие годы, когда не происходило серий сильных землетрясений в одной области (т.е. отсутствовали кластеры землетрясений). Использование записей землетрясений и сейсмического шума расширило возможности исследований распределения радиальной анизотропии верхней мантии Европы.
Результаты томографического анализа распределения латеральных вариаций коэффициента анизотропии, полученные к 2019 году (Яновская Т.Б, Лыскова Е.Л., Королева Т.Ю., 2019), показали, что в континентальной части области коэффициент анизотропии на всех глубинах верхней мантии близок к нулю (в пределах погрешности). В области Черного и Балтийского морей он положителен и составляет 4–4,5% в подкоровой мантии на глубинах 34–64 км. В нижележащем слое у Балтийского моря он почти равен нулю, а под Черноморской впадиной остается положительным, хотя и снижается до 2–3%. Положительная анизотропия, характерная для океанических зон, может свидетельствовать в пользу гипотезы океанического происхождения Черноморской впадины.
Дальнейшие исследования по распределению коэффициента анизотропии в пространстве (Лыскова Е.Л., Санников К.Ю., 2025) подтвердили, что мантия Европы обладает выраженной анизотропией, особенно в подкоровой зоне на глубинах до 70–75 км. В районах Черного моря, Анатолии, Восточного Средиземноморья и Балеарских островов коэффициент анизотропии составляет менее 1%, что свидетельствует о приближении состояния мантии к изотропии. Результаты показали, что с увеличением глубины анизотропия мантии снижается. На глубине 200 км средний коэффициент анизотропии составляет около 1%.

Новый этап в развитии исследований в области земного магнетизма начался в первой половине 2010-х гг., с созданием Научного парка СПбГУ, для которого было приобретено современное оборудование для изучения магнитных свойств вещества. В ресурсном центре "Геомодель" была создана лаборатория палеомагнитных измерений, служащая экспериментальной базой для сотрудников университета и других научных организаций Санкт-Петербурга и России.
В этот период в лаборатории земного магнетизма открываются новые исследовательские тематики. Доцент Е.С. Сергиенко организует работы по изучению магнитных свойств горных пород, образованных в результате импактных событий, а также искусственных аналогов таких пород. Для отбора образцов под ее руководством были организованы экспедиции к ударным кратерам Кара, Янисъярви и Жаманшин. Под руководством доцента А.А. Костерова ведутся исследования магнитных свойств горных пород и минералов при криогенных температурах (от 1,8 К до комнатной).

Работы в области физики солнечно-земных связей, включая в данную цепочку атмосферу и ионосферу, были начаты на кафедре физики Земли с 1990х годов под руководством проф., д-р физ.-мат. наук М. И. Пудовкина. Его учениками по данному направлению исследований были С.В. Веретененко, А.Л. Морозова и И.А. Миронова. Под руководством д-р физ.-мат. наук Мироновой И.А. исследования солнечно-атмосферных связей, начатые М. И. Пудовкиным, продолжаются на кафедре и переведены на качественно новый уровень. В настоящее время исследования основываются на моделировании физических процессов в системе магнитосфера-ионосфера-атмосфера и направлены на изучение воздействия космической погоды на ионосферу, изменчивость озонового слоя и климата. Научные работы поддержаны грантами Российского Научного Фонда, а также программой мегагрантов правительства России.