Il terremoto è un rapido movimento vibratorio del suolo causato dalla propagazione di onde sismiche attraverso la crosta terrestre. Tali onde sono di tre tipi diversi:

longitudinali, che danno origine in superficie a scosse sussultorie, trasversali, meno veloci delle precedenti, che danno origine alle scosse ondulatorie, e infine superficiali, ancora più lente.

È possibile determinare la zona di provenienza delle onde attraverso la costruzione di un diagramma distanza-tempo, analizzando cioè la velocità di propagazione delle diverse onde sismiche in diversi intervalli di tempo. In un sismogramma si distingue bene l’arrivo delle onde longitudinali da quello delle onde trasversali: ed è proprio sulla base della differenza dei tempi di arrivo delle onde sismiche che si riesce a determinare la distanza della zona focale (ipocentro) dal luogo di rilevamento.

Le onde longitudinali e le onde trasversali vengono infatti originate simultaneamente al centro di un terremoto ma le prime si propagano a velocità superiore alle seconde. Conoscendo l’intervallo di tempo che divide l’arrivo dei due fronti di onde al luogo di rilevamento ed essendo nota la velocità di propagazione delle medesime, diventa così possibile, con un semplice calcolo algebrico, determinare la distanza tra il terremoto e l’osservatorio.

E con registrazioni simultanee di più osservatori in località differenti si può determinare la direzione precisa da cui provengono le onde, ossia la posizione del centro del terremoto.

Per comprendere meglio basta partire dal calcolo dell’epicentro che avviene in questa maniera:

occorrono almeno tre stazioni sismografiche per poter determinare le coordinate esatte dell’epicentro.In ogni stazione, verrà definito un perimetro circolare, e l’intersezione dei tre cerchi ci darà un punto, coincidente con l’epicentro del terremoto. Le distanze dell’epicentro dalla stazione sismografica, vengono determinate in base alla misura dei tempi di arrivo delle onde P ed S nelle differenti stazioni.

Quando si hanno a disposizione le registrazioni, ottenute in almeno tre stazioni, di un evento sismico che si è verificato nell’istante t0 (tempo d’origine), è possibile determinare le coordinate epicentrali del terremoto se sono note le velocità di propagazione (Vp e Vs) delle onde sismiche e se si suppone isotropo (un mezzo si dice isotropo quando presenta le stesse caratteristiche chimico – fisiche in tutte le direzioni) il mezzo attraverso il quale esse si propagano. Supponiamo di avere i sismogrammi relativi alle stazioni A, B, C, riportati nella figura a fianco. Congiungiamo l’origine degli assi, coincidente nel nostro caso con l’epicentro, con i tempi di arrivo della stessa onda nelle tre stazioni con una linea (rossa) detta dromocrona , ne costruiremo una per ogni tipo di onda, una per le onde P, una per le onde S ed una per le onde superficiali.

Supponendo di conoscere la velocità delle onde P (Vp=1,73 Vs) e delle onde S (Vs), e ricavando dal diagramma la differenza dei tempi di arrivo delle onde P ed S, possiamo ricavare la distanza epicentrale con la formula:

D= (Vp / 0,73) (ts – tp)

dove:
ts= tempo di arrivo delle onde S
tp= tempo di arrivo delle onde P

Per determinare la profondità dell’ipocentro si usa lo stesso metodo, basato sulla differenza dei tempi di arrivo delle varie onde.

In questo caso, però si utilizzano solo i dati relativi alla stazione più vicina all’epicentro, che per convenzione, viene considerata come se fosse sulla verticale dell’ipocentro.
La distanza ottenuta, applicando la formula precedente, sarà in questo caso la distanza verticale, ovvero la profondità, dell’ipocentro dalla superficie.

Quindi, per quanto riguarda l’INGV in Italia, In 2 minuti da un evento è possibile avere una prima stima della posizione dell’epicentro, della profondità e della magnitudo del terremoto. Questa valutazione avviene in modo automatico e si basa sui dati inviati dalle stazioni sismiche più vicine all’evento.

In 5 minuti sono invece disponibili i sismogrammi di tutte le stazioni della Rete Sismica Nazionale interessate dal terremoto. In questo caso la stima, sebbene ancora automatica, risulta essere più precisa. I sismologi della Sala Operativa di Monitoraggio Sismico valutano velocemente queste stime, analizzano i dati, individuano i tempi con cui le onde P ed S arrivano alle diverse stazioni ed elaborano una localizzazione ed una magnitudo estremamente precise che vengono comunicate al Dipartimento della Protezione Civile entro 30 minuti dall’evento (in media dopo circa 10-15 minuti).