(Ceci est une copie de ma réponse sur Quora)

Le sismographe est un appareil combinant un sismomètre et un enregistreur. On obtient à la fin un sismogramme qui est une représentation graphique des mouvements du sol.

Je ne vais pas vous faire un historique, mais aujourd'hui un sismographe moderne est composé de 3 capteurs qui enregistrent les mouvements du sol sur trois axes: un sismographe horizontal orienté Nord-Sud, un autre horizontal orienté Est-Ouest, et un sismomètre vertical.

Au niveau du hardware, la théorie est relativement simple. Une masse est fixée par un ressort sur un bâti par lequel transitent les ondes sismiques. Un capteur convertit les variations de mouvement et les convertit soit directement en graphique ou en courant pour les modèles "modernes".

Voici des illustrations de modèles verticaux et horizontaux à enregistrement papier. Les modèles électroniques utilisent les mêmes principes, la seule différence étant que le traceur est remplacé par une bobine et un aimant qui convertissent le mouvement en courant électrique. Ce signal électrique est ensuite numérisé et stocké sur ordinateur.

Sismographe vertical

Sismographe horizontal

Mais pourquoi 3 voies ?

Un séisme est un mouvement composite, avec plusieurs types de mouvement: Des ondes de compression, des oscillations ou ondes de cisaillement, et des torsions ou ondes de surface.

En enregistrant sur 3 voies, on peut isoler les types d'ondes et donc avoir une meilleure vue du mouvement sismique. Pour illustrer, j'ai dans mes archives une image personnelle:

Voici les enregistrements des sismomètres dont j'avais la charge le 11 mars 2011. Je me trouvais sur l'archipel de Crozet, à plus de 12.000 km de l'épicentre qui était situé à l'est du Japon. C'est ce séisme qui provoquera la catastrophe de Fukushima.

Séisme de 2011 de la côte Pacifique du Tōhoku — Wikipédia

La voie Z correspond au sismographe vertical, les voies N et E aux sismographes horizontaux. Les barres rouges correspondent aux types d'ondes reçues.

Donc, les ondes les plus rapides sont celles qui me sont parvenues en premier, c'est pour cela que j'ai pointé d'abord les ondes P et PP sur la voie verticale. Puis les ondes de cisaillement ont commencé à apparaitre sur les voies verticales et horizontales: Il s'agit des pointés S commençant par la lettre S. Enfin, les onde de surfaces sont arrivées: D'abord la Love puis la Rayleigh (notée RAYL sur l'exemple).

Le séisme a eu lieu à 5h46 et l'onde s'est propagée à travers la planète jusqu'à Crozet qui a reçu la première onde à 6h01, soit seulement un quart d'heure pour parcourir environ 12500 km.

C'est en connaissant ces vitesse de propagation qu'on peut déterminer la distance entre un séisme et un sismomètre. Il suffit ensuite d'avoir au moins 3 sismomètres situés à des endroits différents de la planète pour pouvoir localiser l'épicentre du séisme. Voici un exemple réalisé sur un tableau Calc de ma conception avec les stations dont je pouvais récupérer les données:

Le séisme a lieu à l'endroit ou les courbes se croisent, en l’occurrence le Japon dans cet exemple. Les stations utilisées sont celles de Nouvelle Amsterdam (AIS), Crozet (CRZF), Dumont d'Urvile (DRV), Kerguelen (PAF) et Echery (ECH) en Alsace. Évidemment, plus on a de station plus on est précis, d’où l'utilité de fonctionner en réseau.

Voilà, j'espère avoir répondu à votre question. Je souhaite remercier l'Institut Polaire Paul-Emile Victor de Plouzané (Bretagne), ainsi que l'Ecole et Observatoire des Sciences de la Terre de Strasbourg (Alsace) de m'avoir permis de vivre ma première expérience de recherche scientifique, qui a depuis été suivie par nombreuses autres.