Se entiende por Geofísica la ciencia que estudia los aspectos físico - matemáticos de los fenómenos relacionados con la Tierra. De las diferentes disciplinas que abarca, en la Sección de Geofísica de este Observatorio se trabaja de forma asidua en Geomagnetismo, Sismología, Geodesia y Meteorología, radicando en ella el Observatorio Geofísico de la Armada. Se estructura en tres servicios principales: sismología, geomagnetismo y satélites, además del trabajo propio de la meteorología. En cada una de dichas ramas INSOB es la institución decana a nivel nacional, y en la actualidad, su personal científico es miembro de la Comisión Española de Geodesia y Geofísica, máximo órgano representativo de dichas ciencias a nivel nacional, y miembros de diferentes instituciones a nivel internacional, como el ILRS (International Laser Ranging Service), WEGENER (Working group of European Geoscientists for the Establishment of Networks for Earth-science Research), etc. Asimismo, se mantienen colaboraciones con gran número de instituciones: World Data Center (USA), British Geological Survey (Reino Unido), Instituto Geográfico Nacional (IGN), Instituto Andaluz de Geofísica, Red GEOFON, Centro Sismológico Europeo - Mediterráneo (CSEM), Agencia Espacial Europea (ESA), NASA, International GPS Service for Geodynamics (IGS), International Laser Ranging Service (ILRS), BKG (Alemania), Jet Propulsion Laboratory (JPL, USA), etc.

1.    Servicio de Geomagnetismo:

Nace en 1879 con la finalidad del estudio del campo geomagnético y para controlar la variación de la referencia geomagnética por su aplicación en cartografía náutica. Las interferencias electromagnéticas provocadas por la electrificación de la línea férrea Cádiz - Sevilla obligaron al traslado de la Estación Geomagnética a la Estación Naval Radio - receptora, ubicada en el Barrio Jarana (Puerto Real).

En la actualidad consta de cinco casetas, una de las cuales incorpora un sótano, que albergan  diferente instrumentación para el registro absoluto y relativo del campo geomagnético. La transmisión de datos al Observatorio se efectúa vía módem telefónico de forma que se tiene una representación del campo geomagnético en tiempo real. Dos veces por semana, en períodos nocturnos, se realizan las medidas absolutas.

2.    Servicio de sismología

Nace en 1898 el servicio de sismología con la finalidad del estudio de la sismicidad a nivel global. En dicho año Mr. Milne instala en el INSOB uno de los 12 sismógrafos de la primera red sísmica mundial. En la actualidad se dispone de la siguientes instrumentación:

• Red Sísmica de Corto Período: Orientada a detección y registro de la sismicidad regional del Golfo de Cádiz y Mar de Alborán. En la actualidad dispone de 10 estaciones sísmicas de corto período, desplegadas en el SW de la Península, controladas vía radio UHF/VHF, de forma continua desde INSOB.
• Estación sísmica de Largo Período: Orientada a la detección y registro de la sismicidad global, consta de 3 sismómetros Sprenghether instalados desde 1978 en los túneles del INSOB.
• Red sísmica de  Banda Ancha: En Julio de 1996 y merced a un convenio de colaboración del INSOB con la Universidad Complutense de Madrid (UCM) y el GeoforschungZentrum (GFZ) de Postdam (Alemania), se instaló una estación sísmica de Banda Ancha en unos túneles del Ejército de Tierra localizados en el Puerto de Santa María, que por su avanzada tecnología permite la detección y adquisición de terremotos acaecidos tanto a nivel local como regional o global. Posteriormente, y bajo el mismo convenio, se instalaron tres estaciones sísmicas de Banda Ancha adicionales en la Estación Naval de la Algameca (Cartagena, 1997), Estación Naval de Mahón (Menorca, 1998) y Ciudad Autónoma de Melilla (1999). Dichas estaciones se encuentran integradas en la red mundial GEOFON.

3.    Servicio de satélites

A finales de los 60, mediante colaboración con el CNES-CERGA francés se instala un primitivo láser de rubí, que es el antecesor de la actual estación de telemetría láser. Basada en un láser de Yag-Neodimio, posee un telescopio con un espejo primario de 60 cm, que se encuentra montado en una torreta ubicada en la cúpula del Edificio Principal. La electrónica asociada, así como el software de seguimiento y tratamiento de datos han sido diseñados y desarrollados en INSOB.

Permite determinar, con precisiones inferiores a 5 cm, las posiciones de los satélites situados hasta distancias del orden de 6000 km. Es la única estación láser de seguimiento de satélites de España y norte de Africa, y se  encuentra integrada en la red mundial ILRS.

Por otra parte, desde el nacimiento del GPS como técnica geodésica, a principios de los 80, fue incorporado al INSOB dentro de su servicio de satélites. En la actualidad se dispone de cuatro Estaciones geodésicas GPS Permanentes, instaladas en San Fernando (1996), Estación Naval de la Algameca (1998), Estación Naval de Mahón (1998) y Ciudad Autónoma de Melilla (1998). Asimismo, INSOB ha desplegado diversas redes geodinámicas de observación periódica GPS: Red Andalucía-Norte de África, Red Antártica, Red Bahía de Cádiz, etc.

4.    La meteorología en el Observatorio.

A medida que se fue desarrollando la astronomía en el Real Instituto y Observatorio de la Armada (INSOB), surgió en paralelo la necesidad de tomar datos meteorológicos, con la finalidad de aplicar correcciones a las medidas astrométricas mediante modelos de refracción atmosférica. Aunque las medidas pluviométricas se extienden en su registro a 1811, los datos meteorológicos se empezaron a publicar secuencial e ininterrumpida desde la aparición de los "Anales del Instituto y Observatorio de Marina de San Fernando" en 1870.

En la actualidad se dispone de dos estaciones meteorológicas automáticas instaladas en el recinto del INSOB, con adquisición de datos de temperatura, presión atmosférica, dirección y velocidad de viento y humedad  relativa. Una de dichas estaciones, propiedad del Instituto Nacional de Meteorología, se encuentra integrada en la Red Meteorológica Nacional. Los datos de dichas estaciones se corrigen mediante los aparatos meteorológicos magistrales de INSOB.

5.    Campañas Geofísicas y Geodésicas recientes.

En época reciente, INSOB ha participado en un gran número de campañas geodésicas y geofísicas. Destacan: A) Prácticamente todas las campañas marinas de refracción sísmica realizadas en España entre los años 1974-1982, bajo el auspicio del Proyecto Geodinámico Internacional. B) Campaña "Iberian Lithosphere Heterogenity and Anisotropy" (ILIHA) en colaboración con diferentes instituciones a nivel europeo (1987). C) Diferentes Campañas Antárticas (7 en total) entre 1987 y 1999, en las que se han desarrollado proyecto específicos geodésicos, sismológicos, geomagnéticos, geodinámicos, etc, correspondiendo al INSOB la dirección científica de la campaña antártica embarcada. La última campaña en que se ha participado es la de 1999/00. D) Diferentes Campañas Geodésicas y Geodinámicas de observación GPS: EUREF'89, Iberia 95, SELF II (1996), TANGO (1998 y 2000), etc, así como campañas de apoyo a la Cartografía, Hidrografía, etc. E) Campañas marinas Zona Económica Exclusiva Española (ZEEE), que con carácter anual se realizan a bordo del BIO "Hespérides" desde el año 1995, etc.