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侯风地动仪

实习编辑 • 2023-11-15 00:47:22 • 常见问答 • 阅读 3

侯风地动仪

侯风地动仪

？？侯风地动仪由东汉时期著名科学家张衡于阳嘉元年（公元132年）发明，是世界上第一架测定地震方位的仪器。据《后汉书》记载，地动仪"以精铜铸成，圆径八尺，合盖隆起，形似酒樽"。周围按方向铸着八条龙，龙口里含有铜丸，地下蹲着八个铜蛤蟆，张开嘴巴候在龙口下面，地动仪的中央竖着一根上粗下细的大铜柱，哪个方向发生地震，大铜柱便倒向哪边，触动连带龙口的活动机关，使龙口里的铜丸落到蛤蟆嘴里，人们便据铜丸下落的方位，“知震之所在”。

？？张衡设计的地动仪，仪体似樽形，直径与他所作的浑开仪同大，象征浑天说的天。立有都柱的平底表示大地，在天之内。仪体上雕刻的山龟鸟兽象征山峦和青龙、白虎、朱雀、玄武二十八宿。乾坤震巽坎离艮兑等八卦篆文表示八方之气，八龙在上象征阳，蟾蜍在下象征阴，构成阴阳上下动静的辩证关系，都柱居于顶天立地的地位，是按照古代"天柱"之说法布局，至于牙机，可能是采用了杠杆结构。

侯风地动仪

　　

？？？？张衡的地动仪制成后，安置在京城洛阳，汉顺帝永和三年二月初三（138年3月1日），地动仪的一个龙机突然发动，吐出铜丸，几天以后，信使来报，证实陇西前几天确实发生了地震，说明它的灵敏度是相当高的。这架地动仪诞生以后1000多年，到公元13世纪，古波斯才有类似的仪器在马拉哈天文台上出现。18世纪，欧洲才出现利用水银溢流来记录地震的仪器。

？地动仪的原理研究

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？？？？据中国地震信息中心冯锐、武玉霞研究，东汉科学家张衡于公元１３２年创制的候风地动仪（世界上第一台验震器）在公元３１２—４１８年间失传，南北朝（公元４２０—４７９年）范晔著《后汉书?张衡传》用１９６个字作了记述，才得以永传。百年来，许多研究者对其工作原理猜测不清，直立杆、倒立摆原理长期流行，从而影响到外形复原的合理性和对地动仪科学地位的公正评价。

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？？？？冯、武二位科学家从现代地震的角度对验震器的特点、《后汉书》的记载、都柱结构与运动、陇西历史地震、洛阳的地震烈度以及洛阳地震台１９８７年１０月２５日记录陇西地区４.8级地震图等进行研究，确认候风地动仪的工作原理是悬垂摆，触发地动仪运动的是瑞利面波共振起到放大作用。长期流行的直立杆原理或倒立摆原理是不对的。

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？？？？？张衡创制地动仪的诱因可能来自灯笼和风铃。候风地动仪直径８尺，可能反映张衡惯于向上观天象，精于天文的形象，我国原始天文仪器标准尺寸是８尺，大约为一个的身高（古代用的尺），张衡设计过的指南车、三轮、自飞木雕等，涉及观天文的仪器如圭表、浑仪、浑象尺寸一律８尺，地动仪制成之后与几件天文仪器一起安装在高高的观天灵台上，这是张衡科学灵感之物在高处显灵的表达，或者是东汉古人对悬挂物，对天象、星辰和大自然的敬畏与崇拜。这与现代人判断地震时观察吊灯晃动，判定地震方向的方法是一致的。

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？？？？张衡利用物体的惯性来测定地震，都柱悬挂在中央，为人类探索地震奥秘迈出了第一步，其贡献理当在世界科学史上占有光辉的一页。为了永远纪念他，国际天文学会于１９７０年、１９７７年先后以张衡的`名字对一座月亮环形山和一颗太阳系小行星作了命名，这不能不是中华民族的骄傲。

张衡地动仪的复原工程

？？复原涉及原理复原、力学试验和模型制造三个步骤，目前第一步的工作已经完成

　　已失传十几个世纪的张衡地动仪，有望在国内地震学家和历史学家的联合攻关下重新展示在世人面前。近日，国家博物馆古代科学研究专家李强透露，复原工作的第一步———原理复原已经完成。

　　模拟古代地震　测试悬垂结构

　　据国家博物馆副研究员李强介绍，张衡地动仪的复原涉及原理复原、力学试验和模型制造三个步骤，目前第一步的工作已经由国家地震局信息中心完成。下一步需要做的是根据史料记载的汉代地震情况，采用真实的陇西地震的地面运动数据，利用我国最现代化的振动台模拟《后汉书》所述的地震情况，对模型不同的框架结构进行动力学的对比试验。按照课题计划，今年的工作还将包括去洛阳对历史上摆放地动仪的地点进行实地勘探，以及计算地动仪最核心的部件———都柱的尺寸和重量。与过去那个不能工作的倒立摆复原模型不同的是，此次复原，专家更倾向于悬垂摆结构。因无法准确判断张衡地动仪的各种金属成分的比例，复原模型将采用铜而非青铜。课题计划于2006年完成。

《后汉书》中的记载只有196个字

　？？？？我们早在小学课本里就熟悉了张衡和地动仪。这台创制于公元132年的候风地动仪是世界上第一台测震仪器。然而，由于地动仪的失传，有西方学者却说，中国人将张衡地动仪视为“国宝”，可能更多的象征着一个民族的向往。《后汉书?张衡传》中关于地动仪的记载只有196个字。原中国历史博物馆自1951年起展出了一台地动仪模型，它是国内著名的古代科学史研究专家王振铎先生按照“中有都柱，傍行八道，施关发机”等描述，听取了地震学家的意见后复原的，选用了倒立摆结构。这一模型深入人心，成为中国地震学界、甚至国家地震局的标志。但50多年来，地震学的发展、仪器设备的进步，上述复原模型的缺陷日益明显———倒立摆无法摆除外界其它震动的干扰，比如上下的波动同样可以令其倾倒。对此，原中国历史博物馆一直试图对模型做改进，但受到地震专业知识和经费的限制，进展缓慢。

　　计划2006年完成复原

？？？？？近年来，中国地震局经过立项研究，做了一系列的理论计??西地震图的详细分析。十几年来洛阳地震台所记录的陇西地震的详细波状图以及我国目前已经拥有的可以对地震进行模拟的先进仪器，令研究人员看到了准确复原地动仪的曙光。

　？？目前，这一项目研究受到国家地震局的重视，相关课题也向国家文物局进行了申报。如能如期立项，2006年我们将可以看到1800多年前震惊世界的这项神奇发明。

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