功能非凡的候風地動儀(1 / 2)

功能非凡的候風地動儀

候風地動儀是我國東漢時期天文學家張衡於132年製成。它儀用精銅製成,外形像一個大型酒樽,裏麵有精巧的結構。如果發生較強的地震,它便可知道地震發生的時間和方向。

候風地動儀是世界上第一架測驗地震的儀器,功能非凡。在我國科學史上,沒有什麼比候風地動儀更為引人注目。

候風地動儀是東漢時期天文學家張衡創製的,用於測知地震的時間和方位。

《後漢書·張衡傳》詳細記載了張衡的這一發明:候風地動儀用精銅製成,形如酒樽,內部結構精巧,主要為中間的都柱和它周圍的8組形如蟾蜍的機械裝置。都柱相當於一種倒立型的震擺。

在候風地動儀外麵相應地設置8條口含小銅珠的龍,每個龍頭下麵都有一隻蟾蜍張口向上。如果發生較強的地震,都柱因受到震動而失去平衡,這樣就會觸動8道中的一道,使相應的龍口張開,小銅珠即落入蟾蜍口中,由此便可知道地震發生的時間和方向。

從《後漢書·張衡傳》的記載來看,候風地動儀應為一件儀器,而不是兩件。張衡通過自己巧妙的設計,使地震時儀體與“都柱”之間產生相對運動,利用這一運動觸發儀內機關,從而將地震報出。

張衡的地動儀不僅在古代具有重要影響,也使現代研究者產生了極大興趣,很多人就其對地震的反應機製和內部結構提出不同的設想。

從現代地震學知識來看,地震過程複雜多變,前震後震強弱不同,方向也相異,要尋找震源隻可能從多個台站的記錄依時間差推算,這在古代是不可能的。

但是張衡的地動儀在設計中的確考慮了方向因素,“尋其方麵,乃知震之所在”,就反映了這一點。這也並非完全不可能。

如果候風地動儀做到了感知一二級的微震,它應對遠處震中傳來的初波也就是P波敏感。初波的地麵移動方向與震源方向一致,是縱向波,所以龍吐丸的方位應能顯示一定量的方向信息。

當然,這並非絕對,因為地動儀的靈敏度也會有一定限製。當地震的前鋒縱波不夠強時,地動儀可能會對之無動於衷,但後繼橫波卻有可能把銅丸震落,這樣落丸方向與震源就沒什麼關係了。

由此,張衡的地動儀對於烈度為三級的弱震,是可以測報出來的。

張衡地動儀的工作原理是以古代“候氣”的理論,即“葭灰占律”的方式,所以稱為“候風地動儀”。

在選定的位置深埋入地一根大柱,像遠古人們建房時的草房的中心柱,這個柱子用來感應來自地層的地震波。為了避免地麵環境對“都柱”的影響,在適當的深度把柱周圍掏空,或者先掘土井,然後將大柱埋入壓實,距離地麵相當距離使柱體與井壁分離,避免來自地麵影響對“都柱”的幹擾。