地震波

根據彈性回跳理論，造成地震的原因是岩石中斷層的破裂。當斷層破裂時，兩側的岩體會相對移動並釋放出累積的能量。雖然其中大部分的能量都在克服摩擦力中損失為熱能，但是剩下的部分則轉換為動能，並以彈性波的形式散發出去，這些波稱為地震波。地震波是地震的直接表現，因此，研究地震波的到來時間、大小、振動方式等，就可以瞭解一個地震的發生時間、大小、發生機制等，進而研究地震。

在地球物理學上，由於地震波具備物理上實體波的特性，因此，地震波在穿越不同介質時，便有機會發生折射、反射及全反射。當許多波疊加在一起時，還有機會發生共振，並產生駐波。換句話說，研究地震波，除了瞭解地震本身外，還可以一窺地球內部堂奧。因為地球很大，挖深井等直接方法研究內部構造效果有限，因此分析地震波是目前人類最常用的地球物理方法。

地震波主要分為三種：實體波、面波和尾波。

地震波是地震震源瞬間散發能量初方式，當地球物質在實體波經過時，可能以三維方式(上下、左右、前後)震動。如果不同質點間的震動方向屬於(相對於波速方向的)前後震動，代表震波以前後壓縮、縱波的方式向外傳遞，這種一密一疏的震波稱為「Ｐ波」。P代表主要(Primary)或壓縮(Pressure)。由於Ｐ波的傳播來自於在傳播方向上施加壓力，而地球內部幾乎不可壓縮，因此P波很容易通過介質傳遞能量。事實上，Ｐ波是所有地震波裏最快的波，因此也會是地震儀第一個記錄到的波。因為壓縮力在固體、液體中都能存在，因此Ｐ波能在固體和液體中傳播。

還有一種實體波到來的較晚，稱為「S波」。S波中的S代表次要(Secondary)或剪力(Shear)。在S波的行進過程中，不同於P波，質點會在上下或左右方向震動、以橫波的方式前進。因為液體無法忍受剪切，所以S波不能通過液體(例如外地核)，Ｐ波則可。Ｓ波的波速約為Ｐ波的0.58倍，振幅約為P波的1.4倍。由於當地震波從地底來到地表時，S波的震動方向平行於地表的分量較多，較容易水平拉扯建築物，而一般建築垂直耐震能力較強，水平耐震能力較弱，故S波經常是造成地震破壞的主因。

由於接近地表的地層地震波速率較低。因此，再進地表處發生的地震，很容易把能量送進地表的低速層內，這些蓄積的能量波稱為「陷波」。當累積的陷波彼此干涉，倘若發生建設性干涉，便有機會使地層共振，使能量沿地表傳播。面波傳遞速度較S波慢一些。P波及S波干涉的面波為瑞利波(Rayleigh Wave)，又稱為地滾波，粒子運動方式類似海浪，在垂直面上，粒子呈逆時針橢圓形振動，震動振幅一樣會隨深度增加而減少。由S波相互干涉的面波為洛夫波(Love Wave)，振動只發生在水平方向上，沒有垂直分量，差別是側向震動振幅會隨深度增加而減少。

在近距離地震紀錄(小於200公里)中，在S波後方的波包並非面波，而是尾波。地球內部雖然大致是均勻的，但小部分有不均勻的質點分佈，越靠近地表越多(例如斷層或岩石裂痕)。當震波向外傳播時，這些不均勻或散射質點或與震波作用，產生散射現象。此散射波在紀錄中會形成尾波。尾波的長短與震波耗散為熱能的程度有關。例如月球因為剛性較低，耗散低，故尾波時間長。尾波如同地震圖上異質性所留下的「指紋」，研究尾波，可以促進對一地地質結構之瞭解。