Seismograp, alat untuk mendeteksi gempa bumi.
Lemparkan batu ke dalam kolam atau danau dan saksikan ombaknya beriak ke segala arah dari titik tumbukan. Sebagaimana dampak ini menyebabkan gelombang bergerak di kolam yang tenang, gempa juga menghasilkan gelombang seismik yang memancar ke seluruh bumi.
Gelombang seismik kehilangan sebagian besar energinya saat menempuh jarak yang jauh. Namun detektor sensitif (seismometer) dapat merekam gelombang yang dipancarkan bahkan oleh gempa terkecil sekalipun. Ketika detektor ini dihubungkan ke sistem yang menghasilkan rekaman permanen, maka disebut seismograf.
Ada banyak jenis seismometer, tetapi semuanya didasarkan pada prinsip dasar - bahwa perbedaan gerak antara massa bebas (yang cenderung diam) dan struktur pendukung yang tertancap di dalam tanah (yang bergerak bersama bumi yang bergetar) dapat digunakan untuk merekam gelombang seismik.
Prinsip ini diilustrasikan pada gambar. Tumpuan vertikal AB menahan massa M pada posisinya dengan kawat AM dan dengan penyangga BM di titik B ; sistem menjadi seismometer ketika penyangga vertikal ditanamkan pada tiang beton yang menempel pada bumi. Jika tidak ada gesekan pada titik B dan massa M cukup besar, pergerakan tiang dan penyangga tegak yang terpasang sebagai respons terhadap gelombang gempa akan menimbulkan perbedaan gerak antara massa dan tiang (inersia massa akan membuatnya tetap diam). Gerakan ini – sinyal gelombang gempa – kemudian dapat direkam pada drum yang berputar. Ketika tiang stabil, pena yang menempel pada massa menulis garis lurus. Namun saat dermaga berguncang, massa dan penyangganya bergoyang, merekam gelombang gempa yang mengawali ledakan tersebut.
Biasanya, drum berputar pada poros berulir sehingga pena perekam bergerak pada rekaman yang terus maju dan tidak sekadar mengulangi lingkaran yang sama berulang kali. Karena waktu – baik waktu maupun sinkronisasi peristiwa – merupakan elemen penting dalam seismologi, jam selalu menjadi bagian dari sistem seismograf.
Pendulum seismograf tunggal bekerja hanya pada satu arah, dan tidak dapat memberikan gambaran lengkap tentang gerak gelombang dari arah lain. Untuk mengatasi masalah ini, stasiun seismograf modern memiliki tiga instrumen terpisah untuk merekam gelombang horizontal - (1) satu untuk merekam gelombang utara-selatan, (2) satu lagi untuk merekam gelombang timur-barat, dan (3) satu instrumen vertikal yang digunakan untuk merekam gelombang horizontal. beban yang bertumpu pada pegas cenderung diam dan mencatat gerakan tanah vertikal. Massa yang tertahan oleh pegas tertinggal dari gerakan yang disebabkan oleh gempa , sehingga pena merekam gelombang pada drum. Kombinasi instrumen ini memberi tahu seismolog tentang arah umum sumber gelombang seismik , besarnyapada sumbernya, dan sifat gerak gelombangnya. Instrumen di stasiun lain harus digunakan untuk mengetahui secara tepat pusat gempa .
Gempa bumi menghasilkan serangkaian gelombang yang menembus seluruh bumi dan merambat pada dan melalui permukaannya. Setiap gelombang mempunyai waktu yang khas: masing-masing mempunyai perjalanannya sendiri-sendiri. Gempa ini cukup kompleks, namun beberapa fakta dasar akan menjelaskan bagaimana gempa tersebut melintasi bumi dan bagaimana pusat gempa dapat ditentukan dari rekaman seismograf.
Ada empat tipe dasar gelombang seismik; dua gelombang tubuh awal yang merambat melalui Bumi dan dua lagi yang merambat hanya di permukaan (gelombang L). Kombinasi, refleksi, dan difraksi menghasilkan jenis lain yang tak terhingga, namun gelombang tubuh menjadi perhatian utama dalam pembahasan ini.
Gelombang tubuh terdiri dari dua tipe utama; gelombang P (primer), sebanding dengan gelombang suara, yang menekan dan melebarkan batuan saat bergerak maju melintasi Bumi; dan gelombang S (sekunder), yang mengguncang batu ke samping saat bergerak dengan kecepatan hampir setengah dari kecepatan gelombang P.
Gelombang P disebut sebagai gelombang pendahuluan primer karena merupakan gelombang pertama yang tiba di stasiun seismik setelah gempa bumi. Ia bergerak dengan kecepatan biasanya kurang dari 6 kilometer per detik di kerak bumi dan melompat hingga 13 kilometer per detik melalui inti bumi .
Gelombang S adalah gelombang awal sekunder yang harus dicatat. Gelombang ini mengikuti jalur yang melalui Bumi sangat mirip dengan jalur gelombang P, hanya saja belum ada bukti konsisten yang ditemukan bahwa gelombang S menembus inti Bumi.
Garis berlabel P, S, dan L pada kurva pada gambar 2 mewakili waktu tempuh yang diperlukan setiap fase pada jarak 0 hingga 1300 kilometer dari pusat gempa. Mereka menandai titik-titik pada rekaman di mana gelombang ini pertama kali tiba di stasiun.
Metode paling sederhana untuk menemukan lokasi gempa bumi di bola bumi adalah dengan mencari interval waktu antara kedatangan gelombang P dan S di beberapa stasiun seismograf. Jarak ke lokasi gempa dari masing-masing stasiun kemudian ditentukan dari tabel waktu perjalanan standar dan kurva waktu perjalanan. Busur lingkaran besar digambar pada globe menggunakan jarak gempa ke stasiun sebagai radiusnya. Semua busur harus berpotongan pada titik yang sama - pusat gempa.
Metode lain untuk menemukan lokasi gempa adalah dengan menggunakan interval waktu tiba gelombang P dikurangi waktu asal (P - O) dan bukan jarak. Metode ini lebih umum karena waktu dapat diambil langsung dari tabel waktu perjalanan fokus permukaan dengan asumsi asal 00 jam. Namun metode ini mengharuskan tabel waktu perjalanan tersedia untuk berbagai kedalaman fokus. Untuk menemukan lokasi guncangan yang dalam, misalnya pada kedalaman 700 kilometer, tabel waktu tempuh dan kurva waktu tempuh untuk kedalaman tersebut harus digunakan untuk menghitung waktu dan jarak asal.
Jenis gelombang lainnya dapat dihasilkan di dalam bumi oleh gelombang P dan S, seperti yang ditunjukkan pada gambar 3. Sebanyak lima kelompok atau fase gelombang berbeda dapat muncul ketika gelombang P atau S menemui diskontinuitas atau antarmuka di dalam Bumi.
