موجة P

تُستمدّ معظم المعلومات المتاحة حول بنية باطن الأرض من رصد أوقات انتقال الموجات الزلزالية ، وانعكاساتها ، وانكساراتها ، وتحولاتها الطورية، أو ما يُعرف بالأنماط الطبيعية . تنتقل الموجات الأولية (P) عبر طبقات باطن الأرض السائلة ، إلا أنها تنكسر قليلاً عند مرورها عبر منطقة الانتقال بين الوشاح شبه الصلب واللب الخارجي السائل . ونتيجةً لذلك، توجد " منطقة ظل " للموجات الأولية (P ) بين 103° و142° ^{[ 5 ]} من بؤرة الزلزال، حيث لا تُسجّل الموجات الأولية على أجهزة قياس الزلازل. في المقابل، لا تنتقل الموجات الثانوية (S) عبر السوائل.

يمكن التنبؤ المسبق بالزلازل عن طريق اكتشاف الموجات الأولية غير المدمرة التي تنتقل بسرعة أكبر عبر قشرة الأرض مقارنة بالموجات الثانوية المدمرة وموجات رايلي .

تعتمد مدة الإنذار على الفاصل الزمني بين وصول الموجة الأولية (P) والموجات المدمرة الأخرى، ويتراوح هذا الفاصل عادةً بين ثوانٍ معدودة، وقد يصل إلى 60 أو 90 ثانية في حالة الزلازل العميقة والبعيدة والكبيرة، مثل زلزال توهوكو عام 2011. وتعتمد فعالية الإنذار على دقة رصد الموجات الأولية (P) وتجاهل الاهتزازات الأرضية الناتجة عن الأنشطة المحلية (مثل مرور الشاحنات أو أعمال البناء). ويمكن أتمتة أنظمة الإنذار المبكر بالزلازل لاتخاذ إجراءات السلامة الفورية، مثل إصدار التنبيهات، وإيقاف المصاعد في أقرب الطوابق، وفصل المرافق.

في المواد الصلبة المتجانسة والمتناحية الخواص،  تنتقل الموجة P في خط مستقيم طوليًا ؛ وبالتالي، تهتز الجسيمات في المادة الصلبة على طول محور انتشار طاقة الموجة (اتجاه حركتها).  تُعطى سرعة الموجات P في هذا النوع من الأوساط بالعلاقة التالية: $${\displaystyle v_{\mathrm {p} }\;=\;{\sqrt {\frac {\,K+{\tfrac {4}{3}}\mu \;}{\rho }}}\;=\;{\sqrt {\frac {\,\lambda +2\mu \;}{\rho }}}}$$ حيث K هو معامل الحجم (معامل عدم الانضغاط)، و μ هو معامل القص (معامل الصلابة، ويشار إليه أحيانًا بـ G ويسمى أيضًا معامل لاميه الثاني )، و ρ هي كثافة المادة التي تنتشر الموجة من خلالها، و λ هو معامل لاميه الأول .

في الحالات النموذجية في باطن الأرض، عادة ما تتغير الكثافة ρ بشكل أقل بكثير من K أو μ ، لذلك فإن السرعة "تتحكم" بهاتين المعلمتين في الغالب.

معامل المرونة، معامل الموجة P ،${\displaystyle M}$، يتم تعريفها بحيث${\textstyle \,M=K+{\tfrac {4}{3}}\mu \,}$وبالتالي $${\displaystyle v_{\mathrm {p} }={\sqrt {\frac {\,M\;}{\rho }}}}$$

تتراوح القيم النموذجية  لسرعة الموجة الأولية (P) في الزلازل بين 5 و8  كم/ث. وتختلف السرعة الدقيقة تبعاً لمنطقة باطن الأرض، من أقل من 6  كم/ث في قشرة الأرض إلى 13.5  كم/ث في الوشاح السفلي، و11  كم/ث عبر اللب الداخلي. ^{[ 6 ]}

اكتشف الجيولوجي فرانسيس بيرش علاقة بين سرعة  الموجات الأولية وكثافة المادة التي تنتقل فيها هذه الموجات: $${\displaystyle v_{\mathrm {p} }=a({\bar {M}})+b\,\rho }$$ والذي أصبح فيما بعد يُعرف باسم قانون بيرش . (الرمز a () هو دالة مجدولة تجريبياً، و b ثابت.)