上天容易入地難。天是透明的，可見的，並且有星星、月亮，似乎很美好，自古就有好人死後上天堂之說。而地下則是漆黑的，不可見的，而且時有地震、火山等災害發生，因此，有地獄之說，而且是十八層。呵呵，事實上地球內部還真是圈層結構，不過沒有十八層那麼多。地球內部圈層結構的認識主要由地震學完成的。但現代地震儀器發明之前，人們其實已經提出，儘管沒有那麼詳細，那他們是如何做到的？
地球密度的不平衡
之前說過地球的大小早在公元前240年由古希臘埃拉託色尼完成，地球的質量以及密度在1798年由英國卡文迪什完成（圖1）。
圖1 地球平均密度
上面可以看出，地球上看到的巖石密度與地球的平均密度有很大差距。這一差距引起了德國科學家Wiechert的注意，他也觀察到火山噴髮帶上的一些含鐵巖石，其密度達到3.3，但是還是遠遠不能滿足卡文迪許計算的平均密度。因此，地球內部應可能有密度很大的物質存在。猶如一位1.60米的人如果稱重300公斤，根據人的比重常識，嚴重超重，你可以懷疑他攜帶了身外之物。
來自隕石及轉動慣量的證據
最後他把注意力轉向太陽系，特別是降落到地球的天外來客--隕石。特別是鐵隕石，由鐵-鎳組成，密度可達8。同時，這些元素在太陽系中也普遍存在。因此，1896年，他提出地球內部的雙層結構：地幔和地核。地幔（mantle）由富矽巖石組成，地核(Core)由鐵、鎳組成。這樣就解決了密度不平衡的問題。此外，轉動慣量與質量的分布有關。地球轉動慣量的計算也暗示（圖3中K=0.33）地球的圈層結構更為合理。後來，該模式被地震學的證據確認並完善。
圖2 Wiechert 地球內部雙層模式
圖3 地球轉動慣量