Fyzika nám ukazuje, že energie se vždy přenáší ve vlnách. Každá vlna má vysoký bod zvaný hřeben a nízký bod zvaný koryto. Výška vlny od středové čáry k jejímu hřebenu je její amplituda. Vzdálenost mezi vlnami od hřebene k hřebeni (nebo od koryta ke korytu) je její vlnová délka.
Energie ze zemětřesení se šíří v seismických vlnách, o kterých jsme hovořili v kapitole „Desková tektonika“. Studium seismických vln se nazývá seismologie. Seismologové využívají seismické vlny k poznávání zemětřesení a také k poznávání zemského nitra. Dva typy seismických vln popsané v kapitole „Desková tektonika“, P-vlny a S-vlny, se nazývají tělesné vlny, protože se pohybují pevným zemským tělesem. Vlny P se pohybují pevnými tělesy, kapalinami a plyny. S-vlny se pohybují pouze pevnými tělesy. Povrchové vlny se pohybují podél země směrem ven od epicentra zemětřesení. Povrchové vlny jsou ze všech seismických vln nejpomalejší a pohybují se rychlostí 2,5 km za sekundu. Při zemětřesení způsobují vlny tělesa prudké otřesy, zatímco valivé pohyby povrchových vln způsobují při zemětřesení většinu škod.
Měření magnituda
Seismogramy zaznamenávají seismické vlny. V průběhu minulého století vědci vyvinuli několik způsobů měření intenzity zemětřesení. V současnosti uznávanou metodou je stupnice momentového magnituda, která měří celkové množství energie uvolněné zemětřesením. V současné době seismologové nenašli spolehlivou metodu pro předpovídání zemětřesení. seismograf vytváří grafické znázornění seismických vln, které přijímá, a zaznamenává je do seismogramu. Seismogramy obsahují informace, na jejichž základě lze určit, jak silné zemětřesení bylo, jak dlouho trvalo a jak daleko bylo. Moderní seismometry zaznamenávají pohyby půdy pomocí elektronických detektorů pohybu. Data jsou pak uchovávána v digitální podobě v počítači.
Pokud seismogram zaznamená vlny P a povrchové vlny, ale ne vlny S, nacházel se seismograf na druhé straně Země od zemětřesení, protože tyto vlny nemohou procházet tekutým zemským jádrem. Amplitudu vln lze použít k určení magnitudy zemětřesení, o které bude pojednáno v pozdější části. aby bylo možné lokalizovat epicentrum zemětřesení, musí vědci nejprve určit vzdálenost epicentra ze tří různých seismografů. Čím delší je doba mezi příchodem vlny P a vlny S, tím vzdálenější je epicentrum. Rozdíl časů příchodu vln P a S tedy určuje vzdálenost mezi epicentrem a seismografem. Tato animace ukazuje, jak se vzdálenost určuje pomocí vln P, S a povrchových vln.
Vědec pak pro daný seismograf nakreslí kružnici o poloměru rovném vzdálenosti od epicentra. Epicentrum se nachází někde podél této kružnice. To se provádí pro tři místa. Při použití údajů ze dvou seismografů se obě kružnice protnou ve dvou bodech. Třetí kružnice bude protínat ostatní dvě kružnice v jediném bodě. Tento bod je epicentrem zemětřesení. Přestože tato technika byla po desetiletí užitečná, byla nahrazena digitálními výpočty. Na této animaci seismické stanice zaznamenávají deset zemětřesení.
Měření zemětřesení
Lidé se vždy snažili vyčíslit velikost a škody způsobené zemětřesením. Od počátku 20. století existují tři metody Nejstarší z těchto stupnic se nazývá Mercalliho stupnice intenzity. Zemětřesení se popisuje podle toho, co pocítili obyvatelé v okolí, a podle škod, které byly způsobeny na okolních stavbách. Tato stupnice má spíše kvalitativní charakter informací, protože vychází z vizuálních škod, a ne ze skutečné energie uvolněné zemětřesením. Dnes jsou tyto mapy stále důležité a různé seismologické stanice vytvoří otřesové mapy povrchových škod. s vynálezem seismografické stanice vznikla Richterova stupnice. Tuto stupnici vyvinul v roce 1935 Charles Richter a pomocí seismometru měří velikost největšího otřesu energie uvolněné při zemětřesení. Dnes Richterovu stupnici nahradila momentová stupnice. Momentová stupnice měří celkovou energii uvolněnou při zemětřesení. Momentové magnitudo se vypočítává z plochy zlomu, který byl porušen, a ze vzdálenosti, o kterou se země podél zlomu posunula.Richterova stupnice i stupnice momentového magnituda jsou logaritmické. Amplituda největší vlny se od jednoho celého čísla k druhému zvyšuje desetkrát. Zvýšení o jedno celé číslo znamená, že se uvolnilo třicetkrát více energie. Tyto dvě stupnice často poskytují velmi podobná měření. jaká je amplituda největší seismické vlny zemětřesení o magnitudě 5 ve srovnání s největší vlnou zemětřesení o magnitudě 4? Jak je srovnatelná se zemětřesením o síle 3. stupně? Amplituda největší seismické vlny zemětřesení o síle 5. stupně je 10krát větší než amplituda zemětřesení o síle 4. stupně a 100krát větší než amplituda zemětřesení o síle 3.
Každá stupnice má své výhody. Jak bylo uvedeno výše, Mercalliho stupnice intenzity je založena na tom, jak velké škody by někdo viděl. To je však relativní, protože některá místa mají silné stavební předpisy a horninový materiál pod nimi ovlivní otřesy půdy, aniž by se změnila energie uvolněná v ohnisku. U Richterovy stupnice měří jeden prudký otřes výše než velmi dlouhé intenzivní zemětřesení, při kterém se uvolní více energie. Momentová stupnice přesněji odráží uvolněnou energii a způsobené škody. Většina seismologů dnes používá stupnici momentového magnituda.