张衡制造的地动仪是世界上最早的一
我国东汉科学家张衡发明的候风地动仪是世界上第一台地 动仪。张衡(78—139),字平子,今河南南阳石桥镇人,东汉时期 具有朴素唯物主义思想的杰出的自然科学家。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(92年)到安帝延光四年(125年) 的30多年间,共发生了 26次大的地震。地震区有时大到几十个 ,引起地裂山崩、江河泛滥、房屋倒塌,造成了巨大的损失。 i衡对地震有不少亲身体验,地震给人们带来的深重灾难,激起 了张衡思想上的波澜。他想:要是有一台能够测报地震的仪器该 多好啊。可是要制造地动仪,既没有以前的资料作为借鉴,也没 有相类似的装置作为参...全部
我国东汉科学家张衡发明的候风地动仪是世界上第一台地 动仪。张衡(78—139),字平子,今河南南阳石桥镇人,东汉时期 具有朴素唯物主义思想的杰出的自然科学家。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(92年)到安帝延光四年(125年) 的30多年间,共发生了 26次大的地震。地震区有时大到几十个 ,引起地裂山崩、江河泛滥、房屋倒塌,造成了巨大的损失。
i衡对地震有不少亲身体验,地震给人们带来的深重灾难,激起 了张衡思想上的波澜。他想:要是有一台能够测报地震的仪器该 多好啊。可是要制造地动仪,既没有以前的资料作为借鉴,也没 有相类似的装置作为参考。
。张衡只好自己开始搜集这方面的材 料,总结前人积累的地震知识,为自己制造地动仪作准备。他日 夜思虑,甚至连吃饭、走路的时候也在想着地震。一天,皇帝召 见他,他乘马车去皇宫见驾,突然,车夫一吆喝,来了个急煞 车,坐在车内的张衡由于惯性不由自主地向前冲去,险些跌出车 外。
这一前冲本来是常有的事,却给了张衡很大的启发。地震是 一瞬间发生的事,用什么办法抓住这一刹那的震动呢?刚才车停 了人却继续往前冲,难道不是个很好的启示吗?对,把这个原理 运用到仪器上,就正好解决了这个难题。
可以在仪器中悬空挂一 根铜棒,只要受到轻微的震动就会晃动起来,而且外面的震动结 束了,它一定还会往原来的方向上“冲”一下。张衡回家后连忙 将思路绘成了草图,然后他又进行了反复地实验与修改。最后, 他终于画好了一张地动仪的正式设计图,然后交给工匠师傅用木 头做了个模型,经过再次的检验,才交付工匠开工铸造。
阳嘉元 年(132年),张衡的地动仪终于铸造好了。据《后汉书•张衡传》记载:“(地动仪)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。
其牙机巧制,皆隐在尊中,覆盖周密无际。如有地动, 尊则振龙,机发吐丸,而蟾蜍衔之。振声激扬,伺者因此觉知。 虽一龙发机,而七首不动,寻其方面,乃知方向。”这段文字的 大意是:这个地动仪是用青铜铸成的。
形状像个酒樽,直径为八 尺。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,成为“八道”。道中安有“牙机”。仪体外部周围铸有8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,8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,发生响亮的声响。
于是人们就可 以知道地震发生的方向。汉顺帝永和三年(138年)二月初'三日,地动仪的一个龙机 突然发动,吐出了铜球。当时在京城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(今甘肃省东南部)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1000多里,地动仪标示无误,说明它的测震灵敏度是 比较高的。
从此以后,朝廷才开始命令史官记下地震来自什么 方向。候风地动仪的内部构造,早在100多年以前,就有日本人和 英国人研究过,中国学者中对此研究最多的是王振铎先生,他曾 在《燕京学报》第20期发表过《汉张衡候风地动仪造法之推 测》。
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。张衡制造的地动仪是世界上最早的一台测报地震的仪器。
它 利用地震波测报地震,开辟了古代世界地震学研究的新纪元。张 衡的地动仪比波斯(今伊朗)类似仪器的出现早约1 100年。欧 洲直到1880年才制造出地震仪,比我国晚了 1 700多年。收起