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真的是张衡发明了地动仪?

时间:2010-9-2 专题:张衡地动仪
张衡地动仪能记录地震吗?“候风地动仪”地动仪无法记录发震时刻,更无法记录震级。因此,从现代地震学的角度来看,候风地动仪并不能记录地震,不是地震仪。一些科技史著作声称,张衡在公元132年制造的“候风地动仪”能够准确记录地震,比西方第一台地震仪(由意大利人路吉·帕米里制造于1856年)早了1700多年。也有些材料说,候风地动仪可以“预测地震”。不过,史书中有关候风地动仪的记载,仅见于《后汉书》。这一段记载只有区区196字,其中描述地动仪内部结构的内容更只有“中有都柱,傍行八道,施关发机”这12个意义隐晦、众说纷纭的字。以后,北齐的信都芳和隋朝的临孝恭,也都制造过地动仪,还留下了相关著作,可惜他们的著作都亡佚了。显然,仅根据《后汉书》中的简陋记载,要复原张衡的候风地动仪根本不可能。今天的复制品,其实是在史书那些“约束条件”之下所作的新创造。尽管如此,《后汉书》的记载,还是向我们提供了一些有用信息。首先,候风地动仪绝不是地震预测仪。它只有在地震发生之后才起作用,只不过能比从驿卒更早地通知京城的人士罢了。这就好比我们看到闪电,就知道接下来很可能会听到雷声,但在闪电发生时,雷声也已经同时发生,只不过还没有传到我们耳朵里罢了。其次,根据地震波的传播机理,候风地动仪是不太可能做到“验之以事,合契若神”的。地震发生时,从震源会发出两种波:一种叫p波,是纵波,它引起的物体震动方向和波的前进方向一致;一种叫s波,是横波,它引起的物体震动方向和波的前进方向垂直。p波的速度比s波快,因此最先到达地面,形成地震波中的初波。据初波的震动方向就可以知道震源方向。“候风地动仪”但初波非常微弱,因为它只能从震源直直地向着地震波接收处地面传播的p波,而这部分p波携带的能量只占地震波全部能量的一小部分。如果候风地动仪能敏感到对“第一哨”初波就做出响应,那么足以有许多别的和地震无关的震动,比如在它附近跺脚,能引起它的反应,从而让人误把许多不是地震的震动也当成是地震。但如果要让候风地动仪保持一定的“迟钝”性,它又有可能无法“感觉”到地震的初波,直到之后的各种波陆续传来时才被“惊醒”,可是这些迟来的波的震动方向已经完全不能代表震源的方向了。何况,记录一次地震必须有三个要素:发震时刻,震中位置和震级(地震强度)。候风地动仪只能记录震中方向。几台地动仪“联网”也可测出震中位置;但它却无法记录发震时刻,更无法记录震级。因此,从现代地震学的角度来看,候风地动仪并不能记录地震,不是地震仪,当然也就更不可能是“世界上第一台地震仪”了。
人类史上首台验震器于1700多年前消失后,中外科学家一直试图使它复原。中国科学家近日取得阶段性成果——张衡地动仪之谜初步破解
中国地震学家和考古学家近日宣布,通过大量理论计算和科学实验,失传千年的张衡地动仪的复原工作取得了重大进展,实现了地动仪的科学复原,新的复原模型已具备了验震功能。

弄清工作原理

严谨的科学研究证实,地动仪的工作原理应该是“悬垂摆原理”,即地动仪是利用了一根悬挂柱体的惯性来验震的,而非当今历史教科书所说的在仪器底部简单地竖立一根直立杆。这个原理的科学性得到了专家的明确肯定。

由中国科学院、国家博物馆、中国地震局等研究单位数名地震学、考古学、文物学、机械工程学等相关学科的专家组成的验收委员会认为,新模型首次把概念模型复原成了具有验震功能的科学仪器,迈出了复原研究的历史性一步。

新复原地动仪模型是按照史料做的重新设计,其1/3小样目前陈列在河南博物院内。

复原模型频出

张衡地动仪是人类历史上的第一台验震器,在1700多年前神秘消失,它的外观和原理长期成为人们心中的谜团。所幸《后汉书.张衡传》对地动仪作了记载,但总共只有196个字,“……以精铜铸成,圆径八尺,合盖隆起,形似酒尊,饰以篆文山龟鸟兽之形。中有都柱,傍行八道,施关发机。外有八龙,首衔铜丸,下有蟾蜍,张口承之……”根据这一史料,中外科学家一直试图复原它。

19世纪末,日本和英国的科学家先后绘制出复原模型。目前家喻户晓的地动仪模型是中国历史博物馆科技文物专家王振铎于1951年设计的,其内部结构采用直立杆原理。但是,几十年来,国内外地震学界一直对它的科学性表示怀疑,因为它不能检测地震。20世纪70年代后,国内外相继提出了6种新的复原模型,但这些都属于概念模型。

文化遗产“复活”

以中国地震台网中心研究员冯锐为负责人的研究小组,从2002年起开始了地动仪的原理复原研究,还首次利用了《续汉书》和《后汉纪》对地动仪的记载。

研究组利用了唐山、越南、云南等4次实际地震资料,通过计算机的控制,在振动台上实现了相当于当年陇西地震在洛阳的极其微弱的地面振动,然后把新复原模型放到振动台上验证。结果表明,新模型对地震的反应良好,对非地震的人为干扰一直未出现误触发。冯锐表示,目前的复原只是阶段性成果,整个工作还没有结束,内部结构需要优化,外观造型也需要征求公众意见,以便进一步完善,实现整体的统一。

是的,


是啊

肯定是他没有第二个,现在还在用啊,不过比他发明的时候先进了

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)发明了候风地动仪这也是世界上第一架地动仪。

历史实证汉顺帝阳嘉三年十一月壬寅(公元134年12月13日),地动仪的一个龙机突然发动,吐出了铜球,掉进了那个蟾蜍的嘴里。当时在京师(洛阳)的人们却丝毫没有感觉到地震的迹象,于是有人开始议论纷纷,责怪地动仪不灵验。没过几天,陇西(今甘肃省天水地区)有人飞马来报,证实那里前几天确实发生了地震,于是人们开始对张衡的高超技术极为信服。陇西距洛阳有一千多里,地动仪标示无误,说明它的测震灵敏度是比较高的。


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