La physique nous montre que l’énergie est toujours transmise par des ondes. Chaque vague a un point haut appelé crête et un point bas appelé creux. La hauteur d’une vague, de la ligne centrale à sa crête, est son amplitude. La distance entre les ondes d’une crête à l’autre (ou d’un creux à l’autre) est sa longueur d’onde.

L’énergie des tremblements de terre se propage sous forme d’ondes sismiques, qui ont été abordées dans le chapitre « Tectonique des plaques. » L’étude des ondes sismiques est connue sous le nom de sismologie. Les sismologues utilisent les ondes sismiques pour en savoir plus sur les tremblements de terre et sur l’intérieur de la Terre. Les deux types d’ondes sismiques décrits dans « La tectonique des plaques », les ondes P et les ondes S, sont appelées ondes de corps car elles se déplacent à travers le corps solide de la Terre. Les ondes P traversent les solides, les liquides et les gaz. Les ondes S ne se déplacent qu’à travers les solides. Les ondes de surface se déplacent le long du sol, vers l’extérieur de l’épicentre d’un séisme. Les ondes de surface sont les plus lentes de toutes les ondes sismiques, se déplaçant à 2,5 km (1,5 miles) par seconde. Dans un tremblement de terre, les ondes de corps produisent des secousses brutales, tandis que les mouvements de roulement des ondes de surface font la plupart des dégâts dans un tremblement de terre.

Mesurer la magnitude

Les sismogrammes enregistrent les ondes sismiques. Au cours du siècle dernier, les scientifiques ont développé plusieurs moyens de mesurer l’intensité des séismes. La méthode actuellement acceptée est l’échelle de magnitude du moment, qui mesure la quantité totale d’énergie libérée par le séisme. Un sismographe produit une représentation graphique des ondes sismiques qu’il reçoit et les enregistre sur un sismogramme. Les sismogrammes contiennent des informations qui peuvent être utilisées pour déterminer la force du tremblement de terre, sa durée et sa distance. Les sismomètres modernes enregistrent les mouvements du sol à l’aide de détecteurs de mouvement électroniques. Les données sont ensuite conservées numériquement sur un ordinateur.

Si un sismogramme enregistre des ondes P et des ondes de surface mais pas d’ondes S, le sismographe se trouvait de l’autre côté de la Terre par rapport au séisme car ces ondes ne peuvent pas traverser le noyau liquide de la Terre. L’amplitude des ondes peut être utilisée pour déterminer la magnitude du séisme, ce qui sera abordé dans une section ultérieure.Afin de localiser l’épicentre d’un séisme, les scientifiques doivent d’abord déterminer la distance de l’épicentre à partir de trois sismographes différents. Plus le temps entre l’arrivée de l’onde P et celle de l’onde S est long, plus l’épicentre est éloigné. Ainsi, la différence entre les temps d’arrivée des ondes P et S détermine la distance entre l’épicentre et un sismographe. Cette animation montre comment la distance est déterminée à l’aide des ondes P, S et de surface.

Le scientifique trace ensuite un cercle dont le rayon est égal à la distance de l’épicentre pour ce sismographe. L’épicentre se trouve quelque part le long de ce cercle. Ceci est fait pour trois endroits. En utilisant les données de deux sismographes, les deux cercles s’intercepteront en deux points. Un troisième cercle interceptera les deux autres cercles en un seul point. Ce point est l’épicentre du tremblement de terre. Bien qu’utile pendant des décennies, cette technique a été remplacée par des calculs numériques. Les stations sismiques enregistrent dix tremblements de terre dans cette animation.

Mesurer les tremblements de terre

Les gens ont toujours essayé de quantifier la taille et les dommages causés par les tremblements de terre. Depuis le début du 20e siècle, il existe trois méthodes La plus ancienne des échelles s’appelle l’échelle d’intensité de Mercalli. Les tremblements de terre sont décrits en fonction de ce que les habitants des environs ont ressenti et des dommages causés aux structures voisines. Cette échelle est plus qualitative en termes d’information car elle est basée sur les dommages visuels et non sur l’énergie réelle libérée par le tremblement de terre. Aujourd’hui, ces cartes sont toujours importantes et diverses stations sismologiques créent des cartes de tremblement de terre des dommages de surface. Avec l’invention de la station sismographique, l’échelle de magnitude de Richter a été créée. Développée en 1935 par Charles Richter, cette échelle utilise un sismomètre pour mesurer la magnitude de la plus grande secousse d’énergie libérée par un séisme. Aujourd’hui, l’échelle de magnitude du moment a remplacé l’échelle de Richter. L’échelle de magnitude du moment mesure l’énergie totale libérée par un tremblement de terre. La magnitude du moment est calculée à partir de la zone de la faille qui s’est rompue et de la distance parcourue par le sol le long de la faille.L’échelle de Richter et l’échelle de magnitude du moment sont logarithmiques. L’amplitude de la plus grande onde est multipliée par dix d’un nombre entier à l’autre. Une augmentation d’un nombre entier signifie que trente fois plus d’énergie a été libérée. Ces deux échelles donnent souvent des mesures très similaires. Comment l’amplitude de la plus grande onde sismique d’un séisme de magnitude 5 se compare-t-elle à celle de la plus grande onde d’un séisme de magnitude 4 ? Comment se compare-t-elle à celle d’un séisme de magnitude 3 ? L’amplitude de la plus grande onde sismique d’un séisme de magnitude 5 est 10 fois celle d’un séisme de magnitude 4 et 100 fois celle d’un séisme de magnitude 3.

Chaque échelle a ses avantages. Comme mentionné ci-dessus, l’échelle d’intensité de Mercalli est basée sur la quantité de dommages que quelqu’un verrait. Ceci est cependant relatif car certains endroits ont des codes de construction solides, et le matériau rocheux en dessous aura un impact sur les secousses du sol sans changer l’énergie libérée au foyer. Sur l’échelle de Richter, une secousse unique et brutale est plus élevée qu’un séisme intense et long qui libère davantage d’énergie. L’échelle de magnitude instantanée reflète plus fidèlement l’énergie libérée et les dégâts causés. Aujourd’hui, la plupart des sismologues utilisent l’échelle de magnitude de moment.