地震仪是用来探测和测量地球内部振动的仪器，记录的内容被称为地震图。这些单词的前缀来自希腊语词汇seismos，意思是“震动”或“地震”。地震仪以研究地震最为人知晓，但它们也是研究火山、了解更多关于地球结构的信息、为结构工程师收集数据及进行油气勘探的好助手。

地震仪沿三个轴测量地震波：两个水平轴（南北和东西）和一个垂直轴（上下）。地震波有三种主要类型，纵波（P）和横波（S）穿过地球的主体（纵波和横波均属于体波），面波沿着地表传播。

纵波（初级波）在地球上传播，并沿着波的传播方向振动，产生压缩力，或挤压某物的应力。纵波传播速度最快，将是地震仪记录的第一波。当压缩力通过地面上升时，它们的运动主要在垂直轴上。

横波（二次波）也在地球上传播，但它们在垂直于传播方向的方向上来回振动，造成剪切力。它们的运动将主要出现在水平的南北轴和东西轴上。横波比纵波慢，两波到达的时间差可以用来确定地震仪到震中的距离。

图1　地球的这一横截面说明了不同类型的地震波。先感受快速纵波（P），传递压缩力。横波（S）速度较慢，在垂直于运动方向的振动中传播剪切力。面波沿地表传播。

地震的类型

尽管地震可能是由火山活动、地下洞穴的坍塌，甚至是一次大爆炸引起的，但最常见的类型是由构造板块（地壳的一部分）的运动引起的。正断层（构造板块相接的地方）是板块之间张力的结果，当两个相互接触的板块的上盘相对于下盘向下滑动时，地貌就会延伸。由于板块之间的挤压，导致上盘相对于下盘向上滑动，地貌就会收缩，从而导致逆向断层。当大型板块水平向相反方向滑动时，就会发生走滑型地震，导致上面的地面发生位移和震动。

第三种也是最慢的波是面波。它们以起伏波动（瑞利波）或左右运动（勒夫波）沿地表传播，并在地震仪的三个轴上都显示出来。虽然面波比体波慢，但它们的振幅非常大，往往是破坏性最强的。

地震仪是从地动仪发展而来的，它可以探测震动或地震的方向，但不能确定震动的强度或模式。已知最早用来探测地震的仪器是中国学者张衡在公元132年左右发明的。详细的描述显示，这是一个出色而聪明的发明，由一个装饰华丽的铜圆柱体，八个面向外的龙头围绕在圆柱体的上边缘。在龙首正下方的下圆周上，固定着八个铜蟾蜍。每条龙嘴里都叼着一个小球，当圆柱体内部的一根杆子被地震触发时，小球就会落到蟾蜍的嘴里。捕捉到落球的蟾蜍指明了地震的大致方向。

1700多年来，对地震的研究都依赖于不那么精确的仪器，比如张衡的仪器。在过去的几个世纪里，人们建造了各种各样的地震仪，其中许多都依赖于对水池或液态水银中波纹的探测。其中一个类似于蛙龙机器的装置，其特点是当地震发生时，一个浅盘的水银会溢出到放置在它周围的小碟子里。

另一种地震仪是在18世纪发明的，它由一个悬挂在天花板上的钟摆和一个指针组成，指针拖着一盘细沙，当钟摆摆动时，指针就会移动。在19世纪，第一个地震仪被制造出来。它利用各种各样的摆锤来测量地下振动的大小。