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地震，似乎总是扮演着打扰人们正常生活的不速之客的角色。这时，正是帝国元年的12月16日深夜，一场烈度达8.5级的大地震，在甘肃海原（宁夏并未设置省级单位）发生了。
几乎与此同时，中国的很多城市也感受到了这次震撼。在上海，天花板上的吊灯和吊扇长时间晃动，英国领事馆的时钟、信号钟都停止了摆动。在香港，一位名叫福契特的神父正躺在医院的病床上，他清楚地感到床在晃、纱帐在动。在济南府的禹城，三个闲谈的传教士忽然感觉到恶心欲呕，他们觉得地板就像船舶上的甲板一样开始摇摆起来……
在地球另一端的美国，地震仪上也清晰地刻画出了异常的地震波。当时世界上的96个地震台，都有类似的记录。
国家科学院地震灾害研究中心兰州站的国麟国站长是帝国第一位记录下海原地震的地质工作者。他说，当时对地震监测最严密、技术也最先进的并非地震多发的日本，而是刚刚起步的中国地震灾害研究中心，在六个大区的核心城市都设置了地震监测站，配备了当时最先进的晶体管式地震监测记录仪，这六个监测站的仪器都可以把地震波放大24倍，在当时是最灵敏的。位于兰州的地震仪检测到地震表面波绕着地球转了一圈，数小时后又转了回来，再次被记录下来，这从另一方面印证了海原大地震的能量之强。监测到地震波，世界上所有的地震台都有同一个问题—震中在哪里？
据当时的美国媒体报道，美国地震台依据震波数据，推测说此次地震震中在距纽约3000英里以外的地方。但事实证明，这样的推测实在太低估此次地震的能量了——即便是不沿着地球表面计算，而是直取地球直径，偏远的海原距离纽约也远远超过3000英里。对震中推测相对较为准确的，是兰州监测站和位于济南的地震灾害研究中心的中心监测站。研究中心监测站就地震所作的《元年12月16日大地震的概述和评注》，详细记录了当天紧张的监测情景：
钟表突然停摆，而吊灯奇怪地摇晃起来。与普通人相比，他们(科研人员)马上意识到这意味着什么，急忙涌入安装有地震仪的地下室。
地震仪上的笔尖正在画着越来越宽的曲线，第一波较早的强波动出现在20时9分16秒。稍有平缓之后，地震仪上的南北向放大笔被剧烈的震动抛向了一边，盖尔基神父发出了警告：“注意！波动主峰就要到达了。”
这些波在20时16分到达。令人惊叹的是，震动的强烈竟然让地震仪都难以承受，笔尖半途跌落了。虽然没能记录下全部的地震波，但已能够对地震的量级和位置进行推测。震波在大地上涌动需要时间。宁夏地震局副总工程师柴炽章告诉记者，地震波按传播方式分为三种类型：纵波、横波和面波。它们的传播速度是不一样的，地震仪就是分别记录这几种波，然后根据它们到达的时间差、振幅等数据，大致推算出地震的位置和强度。不同位置的地震仪推测的地震震中范围不会完全一致，重合的地方很可能就是震中所在。
“这次地震有多大，我说几个现象你就知道了。”地震灾害研究中心的老院长谢家荣对山东日报的记者说，“受海原大地震影响，波罗的海海面波浪浮动达几十厘米，而地震波的横波与纵波都穿过了地心，日本东京当时尚不太灵敏的仪器，也检测到地震表面波绕着地球转了一圈，又转了回来。”日本东京地震台和上海徐家汇观象台对震中的推测与济南国家地震灾害研究中心中心观测站的结论非常一致：甘肃东部发生了里氏8级以上的特大地震。
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