En sismologie, la magnitude est la représentation logarithmique du moment sismique, qui est lui-même une mesure de l'énergie libérée par un séisme. Elle est calculée à partir de différents paramètres tels que l'amplitude de certaines ondes sismiques à des distances connues (mesure de l'amplitude sur un sismogramme de l'onde P, de l'onde S ou encore des ondes de surface), le déplacement visible le long de la faille sur le terrain ou encore la surface totale de la faille active.
Il existe plusieurs types de magnitude. Les médias emploient souvent les termes d'échelle de Richter ou d'échelle ouverte de Richter, mais ces termes sont impropres : l'échelle de Richter, stricto sensu, est une magnitude locale (notée ML), surtout adaptée aux tremblements de terre californiens. Les magnitudes habituellement citées de nos jours corresponde à la magnitude de moment (notée Mw ou M) qui est devenue le standard international. Plus le séisme libère d'énergie, plus la magnitude est élevée : un accroissement de magnitude de moment de 1 correspond à une multiplication par 30 de l'énergie et par 10 de l'amplitude du mouvement.
La magnitude et l'intensité (comme l'échelle de Mercalli ou l'échelle MSK) sont les mesures de deux grandeurs différentes. L'intensité est une mesure des dommages visibles causés par un séisme, dépendant de l'endroit où l'on se trouve (distance entre l'observateur et le séisme), alors que la magnitude mesure l'énergie émise et correspond théoriquement à une seule valeur (en pratique plusieurs valeurs de magnitude légèrement différentes peuvent être citées, selon les données à partir desquelles les calculs sont réalisés). Il existe bien des relations entre l'intensité maximale ressentie et la magnitude, mais elles dépendent beaucoup du contexte géologique local et ces relations servent essentiellement à estimer la magnitude des tremblements de terre historiques (pour lesquels il n'y a pas eu de mesure de la magnitude).
On distingue plusieurs types de magnitudes :
l'échelle de Richter, ou magnitude locale, ML ;
la magnitude mb calculée à partir des ondes de volume ;
la magnitude MS calculée à partir des ondes de surface ;
la magnitude de moment Mw ou M calibrée sur le moment sismique.
De nos jours, les magnitudes diffusées par les médias, notamment en provenance de l'USGS (l'Institut d'études géologiques des États-Unis), du Centre international de sismologie ou des Observatoires sismologiques français, sont des magnitudes de moment. L'emploi de l'expression « magnitude sur l'échelle de Richter » est impropre et à proscrire, en particulier pour les séismes de grande magnitude (supérieure à 6).
La première estimation de la magnitude est développée en 1935 par Charles Francis Richter qui étudie les sismogrammes enregistrés localement en Californie. À l'origine, cette échelle est calibrée sur la mesure de l'amplitude en micromètres sur un sismographe de type Wood-Anderson (en) d'un tremblement de terre se situant à une distance de 100 km. Cette mesure n'est fiable qu'à courte distance et pour des séismes faible à moyen. Elle est de nos jours appelée magnitude locale ML ; elle est toujours utilisée par l'Agence météorologique japonaise.
La magnitude dite de Richter est établie sur la mesure de l'amplitude maximale des ondes sismiques sur un sismogramme en papier. La magnitude est définie comme le logarithme décimal de cette valeur. Cette définition très générale montre bien le caractère empirique de cette mesure qui dépend d'une part du type de sismomètre et d'autre part du type d'élaboration graphique utilisée pour la réalisation du sismogramme sur lequel se fait la mesure. Cette dernière est aussi très variable d'une station sismique à l'autre car la radiation sismique d'un séisme n'est pas homogène (voir mécanisme au foyer).
La définition originale donnée par Richter en 1935, appelée désormais magnitude locale ou ML, est une échelle logarithmique simple de la forme :
{\displaystyle M_{L}=\log(A)-\log(A_{0})+c\times \log(\Delta )}
représente l'amplitude maximale mesurée sur le sismogramme,
est une amplitude de référence correspondant à un séisme de magnitude 0 à 100 km,
est la distance épicentrale (km) et
est une constante d’étalonnage. Outre l'inhomogénéité de cette équation, marquant encore plus son caractère empirique, les constantes d’étalonnage (
et c) rendent cette définition valable seulement localement, c'est-à-dire que ces constantes vont changer selon l'endroit du monde où l'on se situe. Par exemple, dans la définition originale où l’étalonnage est effectué sur des séismes modérés de la Californie du Sud enregistrés avec un sismographe de type Wood-Anderson,