העוצמה החזקה ביותר שנמדדה היתה סדרת רעידות אדמה במגניטודה 9.5 בצ'ילה בשנת 1960. רעידה זו גרמה לצונמי בגובה 25 מטרים שחצה את כל האוקיינוס השקט והיכה כמעט את כל איי האוקיינוס השקט ואת אוסטרליה, והגיע עד מזרח יפן.
מעטפת כדור הארץ מורכבת משתי שכבות: בשכבה העליונה נמצאת הליתוספירה המורכבת מהקרום ומן המעטפת החיצונית, ובשכבה התחתונה נמצאת האסתנוספירה המורכבת מן המעטפת הפנימית. הליתוספירה היא מוצקה ושבורה (שבריה מהווים את הלוחות הטקטוניים), ואילו האסתנוספירה צמיגית ובעלת צפיפות נמוכה, כך מתאפשרת תנועתם החופשית של הלוחות על גביה. המעטפת התחתונה מוצקה יותר מן המעטפת העליונה, לא בגלל טמפרטורה נמוכה יותר, אלא בשל לחץ רב יותר הפועל עליה מליבת כדור הארץ.
הלוחות הטקטוניים הם משטחים עצומים בגודלם, אשר משתרעים מתחת ליבשות ולאוקיינוסים. קיימים תשעה לוחות טקטוניים עיקריים (ומספר רב של תתי-לוחות), לוחות אלה נעים בתנועה איטית מאוד שבין חצי סנטימטר לשמונה סנטימטרים בשנה. במשך אלפי שנים, מצטברת תנועה זו וגורמת לנדידת היבשות על פני כדור הארץ. על פי התאוריה המדעית המקובלת, העומדת מאחורי גישת טקטוניקת הלוחות, לפני מיליוני שנים ולפני שקרום כדור הארץ נשבר הייתה יבשת אחת ענקית המכונה פנגיאה, ואוקיינוס אחד המכונה פנתלסה. פעילות בגבולות הלוחות הטקטוניים יכולה לגרום לרעידת אדמה ולהתפרצות געשית. בעת רעידת אדמה משתחרר לחץ בין הלוחות הטקטוניים, ופני הקרקע רועדים. באזורים מיושבים ובנויים, רעידת אדמה גורמת לרוב לנזק רב בנפש וברכוש, בהתאם לעוצמת הרעידה ולאיכות הבנייה במקום.
תופעות אופייניות של רעידת אדמה חזקה, הן התמוטטות מבנים וגשרים, וכן גלי ים עזים. לעתים קרובות סביב מועד רעידת אדמה גדולה, ישנן רעידות קטנות יותר, רעידות אלו יכולות לבוא הן לפני והן אחרי הרעידה. כמו שקרה במקרה האחרון ביפן כאשר מתרחשת רעידת אדמה בימים ובאוקיינוסים, לעתים קרקעית הים זזה במידה רבה, או שמתחוללת התמוטטות של הר תת-ימי או הר על החוף מתמוטט לתוך המים, ואז נוצרים גלי ענק המכונים גלי צונמי. גלים אלו נעים במהירות של מאות קמ"ש, ומגיעים לגובה של עשרות מטרים בהגיעם אל החוף. אכן יפן היא אחת הארצות הסובלות מגלי ענק אלו שיכולים לחדור מספר קילומטרים לתוך החוף ולהשאיר חורבן רב.
המקום בו התרחשה התנועה נקרא מוקד הרעידה. תנועה זו משחררת אנרגיה שהופכת לגלים סיסמיים - שהם גלי רעד בחומר - הנעים בכדור הארץ אל פני השטח, ומרעידים אותה מן המוקד והלאה במעגלים הולכים ומתרחבים, הולכים ונחלשים. ישנם שלושה סוגי גלים: גלי P, גלי S, וגלי L.
- גלי P - הגל הראשוני - גל לחץ ודחיסה.
- גלי S - גל קצר ואיטי עם עליה וירידה ללא תזוזה לצדדים.
- גלי L - גל ארוך עם תנועה אופקית לצדדים. זהו הגל ההרסני ביותר שגורם לעיקר הנזק.
כיוון שמהירות ההתפשטות של הגלים שונה, הם מגיעים בזמנים שונים למכשירי המדידה. באמצעות מדידת הפרש הזמן בין ההגעה של הגלים השונים במספר נקודות ניתן לבצע איכון מיקום של מוקד הרעש. המכשיר המודד את הגלים הסייסמיים נקרא סיסמוגרף. ישנם סולמות שונים המודדים את עוצמתן של רעידות האדמה. בעבר היו גאולוגים משתמשים בסולם ריכטר. סולם ריכטר פותח בשנת 1935 על ידי הגאולוג צ'ארלס ריכטר. סולם ריכטר מציג את עוצמתן של רעידות אדמה בסקאלה לוגריתמית (לפי בסיס 10), כלומר עוצמתה של רעידת אדמה שדרגתה 7 בסולם ריכטר גדולה פי 10 מזו של רעידת אדמה שדרגתה 6. הצורך בסקאלה לוגריתמית נובע מכך שעוצמתה של רעידת האדמה החזקה ביותר שנמדדה (9.5 בסולם ריכטר) גדולה פי 1,600,000,000 מזו של הרעידה החלשה ביותר שניתן למדוד. הדרגה (מגניטודה) בסולם ריכטר היא מדד יחסי של כמות האנרגיה שהשתחררה במוקד רעידת האדמה.
הבסיס למדידה הוא תנודה במרחק של 100 ק"מ ממוקד הרעש. מגניטודה של 1.0 בסולם ריכטר היא תנודה של מאית מיקרון. מגניטודה של 2.0 היא תנודה של עשירית מיקרון. מגניטודה של 3.0 היא תנודה של מיקרון וכן הלאה. כמות האנרגיה המשתחררת בין דרגה אחת לשנייה בסולם ריכטר שקולה לפי 30 מהדרגה הקודמת.
באופן פשוט קביעת המגניטודה של האנרגיה שהשתחררה במוקד רעידת האדמה. על פי ריכטר, נקבעת על פי מידת התנודה בנקודת המדידה. כאשר התנודה גדלה פי 10 המגניטודה גדלה ביחידה אחת. כמו כן, כאשר המגניטודה גדלה ביחידה אחת, כמות האנרגיה שהשתחררה במוקד הרעש גדלה פי 30. לכל רעידת אדמה מגניטודה אחת בלבד והיא תמיד מתייחסת רק למוקד הרעש.
סולם ריכטר מתאים רק לרעידות הקטנות מ 8. כיום משתמשים הגאולוגים בסולם מרקאלי, אך בדיווחי תקשורת עדיין משתמשים בשם "סולם ריכטר".
עפ"י סולם מרקאלי הדרגות הנמוכות מתארות בדרך כלל את האופן בו מורגשת רעידת האדמה על ידי התושבים. הדרגות הגבוהות יותר מבוססות על הערכת הנזק למבנים ולפני השטח.
מבין דרגות 1-12 ניתן לדרג את הרעידה האחרונה ביפן כדרגה 12 בסולם - קטסטרופלית , הרס מוחלט, שינויים מורגשים בתוואי השטח, תנועות גליות של האדמה והעפה של חפצים באוויר.
