Sismograf, yer hareketlerini belirlemek ve bu hareketler sonucunda oluşan sarsıntıların büyüklüklerini ölçmek için kullanılan cihazdır. Sismograf ile depremler, volkan aktiviteleri ve yapay patlamaların yeri ve büyüklükleri belirlenebilir. Oluşan sarsıntıların büyüklükleri için Rihter Ölçeği, Geliştirilmiş Mercalli Ölçeği ve Moment Büyüklük Ölçeği gibi ölçüm yöntemleri geliştirilmiştir.

Tarihte bilinen ilk sismograf, pek çok bilim dalında başarılı çalışmalar yapan Çinli Zhang Heng tarafından 132 yılında tasarlanmıştır. Bu tasarım ile sarsıntının hangi yönden geldiği belirlenebilmektedir. Görsel açıdan bir sanat eseri sayılan yumurta şeklindeki sismografın etrafında ejderha şeklinde heykelcikler vardır. Her ejderhanın ağzında birer top bulunmakta ve ejderhaların ağzı açılabilmektedir. Ayrıca sismografın alt kısmında, ejderhaların tam altına denk gelecek şekilde kurbağa biçiminde oyuklar bulunmaktadır. Sarsıntı başladığında, sismografın içindeki mekanik parçaların hareketi sayesinde, sarsıntı yönündeki ejderhanın ağzı açılarak burada bulunan top, hemen altındaki kurbağa şeklindeki oyuğa düşer. Topun düştüğü kurbağa, sarsıntının hangi yönden geldiğini gösterir.

1880 yılında İskoç fizikçi James Alfred Ewing ilk modern sismografı icat etmiştir. Ewing tasarımında, yay, ağırlık, kalem ve kağıt sarılı dönen bir silindir kullanarak, sarsıntının ne kadar güçlü olduğunu belirleyebilmiştir. Bu tasarım temel alınarak, dikey ve yatay yönde ilerleyen sarsıntıların büyüklüklerini ölçecek sismograflar geliştirilmiştir.

Dikey yer hareketleri için dizayn edilen sismograf

Yatay yer hareketleri için dizayn edilen sismograf

Aşağıdaki animasyonda yatay yer hareketleri için kullanılan sismografın çalışma mantığını görebilirsiniz.

Yer sarsıntılarının büyüklüklerini belirlemek için bazı ölçüm teknikleri geliştirilmiştir.

Rihter Ölçeği

Yer hareketlerinin büyüklüğünü belirlemek için dünyada en yaygın kullanılan ölçek, Rihter ölçeğidir. Bu ölçek 1934 yılında Charles F. Richter tarafından geliştirilmiştir. Bu ölçekte, yer sarsıntıları sonucu oluşan ve sismograflar tarafından kaydedilen şok dalgalarından en büyüğünün genliği (uzunluğu) ölçülür. Ölçülen uzunluk ve sarsıntının uzaklığı geliştirilen matematiksel formüllerde kullanılarak sarsıntının Rihter değeri bulunur.

Örneğin 100 kilometre uzaklıkta olan bir sarsıntı, sismografta en fazla 1milimetrelik bir sapmaya neden oluyorsa sarsıntının Rihter değeri 3 olarak, aynı uzaklıkta ve 10milimetrelik sapmaya sahip sarsıntının Rihter değeri ise 4 olarak hesaplanır.

Aşağıdaki resimde Rihter değerinin hesaplanmasında kullanılan grafiği görebilirsiniz. İlk kısımda sarsıntının uzaklığı işaretlenir, üçüncü kısımda sismograftaki sapma miktarı işaretlenir. İşaretlenen kısımlar bir çizgi ile birleştirilir. Elde edilen çizginin ikinci kısmı kestiği nokta, sarsıntının Rihter değeridir.

Rihter değerinin logaritma ile hesaplanıyor olması, yakın Rihter değerlerine sahip sarsıntıların çok farklı olmasına neden olur. Örneğin Rihter değeri 6 olan bir sarsıntı, Rihter değeri 4 olan bir sarsıntıdan 100 kat, Rihter değeri 3 olan bir sarsıntıdan ise 1000 kat daha kuvvetlidir.

Geliştirilmiş Mercalli Ölçeği

Geliştirilmiş Mercalli Ölçeği, oluşan sarsıntıların nasıl hissedildiğini gösteren bir ölçektir. Ölçek, sarsıntılar sonrasında oluşan bina hasarları, sarsıntı sırasındaki eşyaların hareketleri ve insanların değerlendirmelerine göre oluşturulmuştur. Böylece sarsıntının insanlar üzerindeki etkisi daha net şekilde anlaşılmaktadır. Mercalli ölçeği 1 ile 10 arası rakamlar almaktadır. Bu ölçekteki 1 değeri, hissedilemeyecek kadar zayıf bir sarsıntıyı, 10 ise çok yoğun hissedilen ve en fazla hasara neden olan sarsıntıyı temsil eder.

Moment Büyüklük Ölçeği

Moment Büyüklük Ölçeği, oluşan sarsıntı sonucunda oluşan toplam enerjiyi ölçen bir ölçektir. Özellikle küçük sarsıntıların değerlendirilmesinde kullanılmaktadır.

Aşağıdaki linkten dünyada olan depremleri ve büyüklüklerini anlık olarak görebilirsiniz

USGS - Birleşik Devletler Jeolojik Araştırmalar