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求张衡的地动仪的介绍

时间:2010-2-2 专题:张衡地动仪
求张衡的地动仪的介绍
据《后汉书·张衡传》记载,候风地动仪“以精铜铸成,圆径八尺”,“形似酒樽”,上有隆起的圆盖,仪器的外表刻有篆文以及山、龟、鸟、兽等图形。仪器的内部中央有一根铜质“都柱”,柱旁有八条通道,称为“八道,还有巧妙的机、关。樽体外部周围有八个龙头,按东、南、西、北、东南、东北、西南、西北八个方向布列。龙头和内部通道中的发动机关相连,每个龙头嘴里都衔有一个铜球。对着龙头,八个蟾蜍蹲在地上,个个昂头张嘴,准备承接铜球。当某个地方发生地震时,樽体随之运动,触动机关,使发生地震方向的龙头张开嘴,吐出铜球,落到铜蟾蜍的嘴里,发生很大的声响。于是人们就可以知道地震发生的方向。

候风地动仪“以精铜铸成,圆径八尺”,“形似酒樽”,上有隆起的圆盖,仪器的外表刻有篆文以及山、龟、鸟、兽等图形。仪器的内部中央有一根铜质“都柱”,柱旁有八条通道,称为“八道,还有巧妙的机、关。樽体外部周围有八个龙头,按东、南、西、北、东南、东北、西南、西北八个方向布列。龙头和内部通道中的发动机关相连,每个龙头嘴里都衔有一个铜球。对着龙头,八个蟾蜍蹲在地上,个个昂头张嘴,准备承接铜球。当某个地方发生地震时,樽体随之运动,触动机关,使发生地震方向的龙头张开嘴,吐出铜球,落到铜蟾蜍的嘴里,发生很大的声响。于是人们就可以知道地震发生的方向。
原件已经失传,现在的是后人复制的。楼主,我要告诉你,张衡的地动仪只是在事发后报告地震,并不能预告地震。
侯风地动仪
据史书(五行志)记载,公元九二年以后,几乎连年发生地震,地震地区大至数十郡,吊玫地裂地陷,江河泛滥,房屋倒塌。张衡鉴于地震的频繁,创造了候风地动仪,以测定地震的方位。右图为张衡于132年制造的候风地动仪复原模型。
(候风)有(候气)的意思,古人以为地震是由地(气)所吊起的,因而以此为名。地动仪由精铜铸成,外形像一个大酒壶,中间的圆径八尺,顶上有突出的子,仪器的外表刻有篆文以及山,龟,鸟,兽等图形。仪器内部中央立着一根铜质(都柱)(上粗下细的棍关)。仪体外部周围铸着八条龙,头向下,尾朝上,按东,南,西,北,东南,东北,西南,西北八个方向布列。龙头和内部信道中的发动机关相连,每个龙头嘴里衔有一粒小铜珠。地上对准龙嘴处,蹲着八个铜蟾蜍,昂着头,张着嘴,当芋处发生地震,都柱便倒向那一方,触动(牙机),使发生地震方向的龙头张开嘴巴,吐出铜珠,落到铜蟾蜍嘴里,发出(当啷)声响,人们就知道哪个方向发生地震。仪器制成不久便测出顺帝永和三年二月初三在陇西发生的地震,可见仪器灵敏度相当高。下图为候风地动仪结构图。
这台地震仪安放在阳,曾于138年测出千里之外的陇西所发生的一次地震,朝野上下,颇为震动。但由于当时朝堂上谶讳迷信劫力很盛,张衡的一重要发明没有得到应有的重视,候风地动仪也没有被保存下来。张衡的地动仪比外国同类仪器早诞生近一千年。古波斯直到公元十一世纪才有类似地震仪器。近代的地震仪在公元1880年才制成,它的原理和张衡地动仪基本相似,但时间却冕了一千七百年。下图为现今制成的候风地动仪。
中国东汉时,张衡发明的候风地动仪是世界上第一台观察地震的仪器。从此,开始了人类使用仪器观察地震的历史。

张衡一生经历了多次的地震,根据史书记载:从公元九十二年到一百三十九年,京城洛阳等地先后发生过二十次地震,其中六次是破坏性较大的地震。

张衡他目睹地震后的惨状,痛心不已,再加上他多年担任太史令,除掌管国史、观察天文外,还记录了各地震情。

张衡为了掌握各地的震情,觉得需要有一种仪器来观测地震。於是张衡孜孜不倦地探索研究,经过六年的艰苦努力,在公元一百三十二年,他终於制成了世界上第一架地动仪。
据《后汉书.张衡传》记载,候风地动仪“以精铜铸成,圆径八尺”,“形似酒樽”,上有隆起的圆盖,仪器的外表刻有篆文以及山、龟、鸟、兽等图形。仪器的内部中央立着一根铜质“都柱”,柱旁有八条通道,称为“八道”。道中安有“牙机”。仪体外部周围铸有八条龙,头朝下,尾朝上,按东、南、西、北、东南、东北、西南、西北八个方向布列。龙头和内部通道中的发动机关相连,每个龙头嘴里都衔有一个铜球。对着龙头,八个蟾蜍蹲在地上,个个昂头张嘴,准备承接铜球。当某个地方发生地震时,地动仪内部的“都柱”就发生倾斜,触动牙机,使发生地震方向的龙头张开嘴,吐出铜球,落到铜蟾蜍的嘴里,发生很大的声响。于是人们就可以知道地震发生的方向。

地动仪之结构分析

1.地动仪是用纯铜制成的,直径八尺,盖子中间隆起,形状很像酒樽,外面用鹤篆文以及山龟鸟兽等图案雕饰起来。

2.仪器里面有精巧的结构,中间有一根上粗下细的铜柱—这是地动仪的中枢机械,称为「都柱」。

3.仪器外面对准东、南、西、北和东南、西南、东北、西北八个方向铸有八条龙,每条龙嘴里都衔著一只铜球,龙嘴下方又各有一只蛤蟆,张著嘴,正可接住铜球。

4.在铜柱和八条龙嘴之间各有机械连接,哪个方向发生了地震,当地震波到达时,都柱就会倒向发生地震的方向,机械对准那个方向的龙嘴打开,龙嘴里的铜球就落到蛤蟆的嘴里,并发出「当啷」声响。

5.当管理人员听到清脆声响,只要观察铜球落下的位置,便知道发生地震的准确方位。

张衡的地动仪是科学史上的一大创造,迄今各国学者还给予很高的评价,认为它的基本架构符合物理原理。

据学者们考证,张衡在当时已经利用了力学上的惯性原理,“都柱”实际上起到的正是惯性摆的作用。同时张衡对地震波的传播和方向性也一定有所了解,这些成就在当时来说是十分了不起的,而欧洲直到1880年,才制成与此类似的仪器,比起张衡的发明足足晚了一千七百多年。

关于地动仪的结构,目前有两个版本:王振铎模型,即“都柱”是一个类似倒置酒瓶状的圆柱体,控制龙口的机关在“都柱”周围(见上图)。这一种模型最近已被基本否定。另一种模型由地震局冯锐提出,即“都柱”是悬垂摆,摆下方有一个小球,球位于“米”字形滑道交汇处(即《后汉书·张衡传》中所说的“关”),地震时,“都柱”拨动小球,小球击发控制龙口的机关,使龙口张开。另外,冯锐模型还把蛤蟆由面向酒樽改为背向酒樽并充当仪器的脚。该模型经模拟测试,结果与历史记载吻合。


它比欧洲创造类似的地动仪要早一千七百多年。
候风地动仪是汉代科学家张衡的又一传世杰作。在张衡所处的东汉时代,地震比较频繁。据《后汉书·五行志》记载,自和帝永元四年(公元92年)到安帝延光四年(公元125年)的三十多年间,共发生了二十六次大的地震。地震区有时大到几十个郡,引起地裂山崩、江河泛滥、房屋倒塌,造成了巨大的损失。张衡对地震有不少亲身体验。为了掌握全国地震动态,他经过长年研究,终于在阳嘉元年(公元132年)发明了候风地动仪──世界上第一架地震仪
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