De fysica toont ons dat energie altijd in golven wordt overgebracht. Elke golf heeft een hoogtepunt dat een kam wordt genoemd en een laagtepunt dat een trog wordt genoemd. De hoogte van een golf vanaf de middellijn tot de top is de amplitude. De afstand tussen de golven van top tot top (of van dal tot dal) is de golflengte.

De energie van aardbevingen verplaatst zich in seismische golven, die in het hoofdstuk “Platentectoniek” werden besproken. De studie van seismische golven staat bekend als seismologie. Seismologen gebruiken seismische golven om meer te weten te komen over aardbevingen en ook om meer te weten te komen over het inwendige van de aarde. De twee soorten seismische golven die in “Plate Tectonics” worden beschreven, P-golven en S-golven, staan bekend als lichaamsgolven omdat ze door het vaste lichaam van de aarde bewegen. P-golven gaan door vaste stoffen, vloeistoffen en gassen. S-golven bewegen alleen door vaste stoffen. Oppervlaktegolven bewegen langs de grond, naar buiten toe vanaf het epicentrum van een aardbeving. Oppervlaktegolven zijn de langzaamste van alle seismische golven en verplaatsen zich met een snelheid van 2,5 km per seconde. Bij een aardbeving veroorzaken lichaamsgolven scherpe schokken, terwijl de rollende bewegingen van oppervlaktegolven de meeste schade aanrichten.

Meting Magnitude

Seismogrammen registreren seismische golven. In de afgelopen eeuw hebben wetenschappers verschillende manieren ontwikkeld om de intensiteit van aardbevingen te meten. De momenteel gangbare methode is de momentmagnitudeschaal, die de totale hoeveelheid energie meet die bij de aardbeving vrijkomt. Op dit ogenblik hebben seismologen nog geen betrouwbare methode gevonden om aardbevingen te voorspellen. Een seismograaf produceert een grafiekachtige weergave van de seismische golven die hij ontvangt en legt deze vast op een seismogram. Seismogrammen bevatten informatie die kan worden gebruikt om te bepalen hoe sterk een aardbeving was, hoe lang zij duurde en hoe ver weg zij was. Moderne seismometers registreren grondbewegingen met behulp van elektronische bewegingsdetectoren. De gegevens worden vervolgens digitaal op een computer bijgehouden.

Als een seismogram P-golven en oppervlaktegolven registreert maar geen S-golven, bevond de seismograaf zich aan de andere kant van de aarde dan de aardbeving, omdat die golven niet door de vloeibare kern van de aarde kunnen reizen. De amplitude van de golven kan worden gebruikt om de magnitude van de aardbeving te bepalen, wat later zal worden besproken.Om het epicentrum van een aardbeving te bepalen, moeten wetenschappers eerst de afstand tot het epicentrum bepalen met behulp van drie verschillende seismografen. Hoe langer de tijd tussen de aankomst van de P-golf en de S-golf, hoe verder weg het epicentrum ligt. Het verschil in de aankomsttijden van de P-golf en de S-golf bepaalt dus de afstand tussen het epicentrum en een seismograaf. Deze animatie laat zien hoe de afstand wordt bepaald met behulp van P-, S-, en oppervlaktegolven.

De wetenschapper tekent dan een cirkel met een straal die gelijk is aan de afstand tot het epicentrum voor die seismograaf. Het epicentrum ligt ergens langs die cirkel. Dit is gedaan voor drie locaties. Als de gegevens van twee seismografen worden gebruikt, zullen de twee cirkels elkaar op twee punten snijden. Een derde cirkel zal de andere twee cirkels op één punt snijden. Dit punt is het epicentrum van de aardbeving. Hoewel deze techniek decennia lang nuttig is geweest, is zij vervangen door digitale berekeningen. Seismische stations registreren in deze animatie tien aardbevingen.

Meten van aardbevingen

Mensen hebben altijd geprobeerd de omvang van aardbevingen en de schade die ze aanrichten te kwantificeren. Sinds het begin van de 20e eeuw zijn er drie methoden De oudste van de schalen wordt de Mercalli-intensiteitsschaal genoemd. Aardbevingen worden beschreven in termen van wat omwonenden voelden en de schade die aan nabijgelegen structuren werd toegebracht. Deze schaal geeft meer kwalitatieve informatie omdat ze gebaseerd is op visuele schade en niet op de werkelijke energie die door de aardbeving is vrijgekomen. Vandaag de dag zijn deze kaarten nog steeds belangrijk en maken verschillende seismologische stations schudkaarten van de oppervlakteschade. Met de uitvinding van het seismograafstation werd de magnitudeschaal van Richter in het leven geroepen. Deze schaal, die in 1935 door Charles Richter werd ontwikkeld, maakt gebruik van een seismometer om de magnitude te meten van de grootste energiestoot die bij een aardbeving vrijkomt. Tegenwoordig is de schaal van momentmagnitudes in de plaats gekomen van de schaal van Richter. De schaal van momentmagnitude meet de totale energie die vrijkomt bij een aardbeving. De momentmagnitude wordt berekend uit de oppervlakte van de breuk die is gescheurd en de afstand waarover de grond zich langs de breuk heeft verplaatst.De schaal van Richter en de momentmagnitudenschaal zijn logaritmisch. De amplitude van de grootste golf neemt tien keer toe van het ene gehele getal naar het volgende. Een toename van één geheel getal betekent dat er dertig keer meer energie is vrijgekomen. Hoe verhoudt de amplitude van de grootste seismische golf van een aardbeving met magnitude 5 zich tot de grootste golf van een aardbeving met magnitude 4? Hoe verhoudt het zich tot een magnitude 3 beving? De amplitude van de grootste seismische golf van een magnitude 5-beving is 10 maal die van een magnitude 4-beving en 100 maal die van een magnitude 3-beving.

Elke schaal heeft zijn voordelen. Zoals hierboven vermeld, is de Mercalli intensiteitsschaal gebaseerd op hoeveel schade iemand zou zien. Dit is echter relatief, omdat sommige plaatsen sterke bouwvoorschriften hebben, en het rotsmateriaal eronder de grondschok zal beïnvloeden zonder de energie te veranderen die bij het brandpunt vrijkomt. Bij de schaal van Richter meet een enkele scherpe schok hoger dan een zeer lange intense aardbeving waarbij meer energie vrijkomt. De schaal van de momentmagnitude geeft een nauwkeuriger beeld van de vrijgekomen energie en de veroorzaakte schade. Tegenwoordig gebruiken de meeste seismologen de momentmagnitudeschaal.