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張衡是怎麽發明地動儀的?

張衡所處的漢朝東漢時代,地震比較頻繁。據《後漢書·五行誌》記載,自和帝永元四年(公元92年)到安帝延光四年(公元125年)的三十多年間,***發生了二十六次大的地震。地震區有時大到幾十個郡,引起地裂山崩、房屋倒塌、江河泛濫,造成了巨大的損失。張衡對地震有不少親身體驗。

為了掌握全國地震動態,他經過長年研究,終於在陽嘉元年(公元132年)發明了候風地動儀──世界上第壹架地震儀。當時利用這架儀器成功地測報了西部地區發生的壹次地震,引起全國的重視。這比起西方國家用儀器記錄地震的歷史早壹千七百多年。

原理考證

據學者們考證,張衡在當時已經利用了力學上的慣性原理,“都柱”實際上起到的正是慣性擺的作用。同時張衡對地震波的傳播和方向性也壹定有所了解,這些成就在當時來說是十分了不起的,而歐洲直到1880年,才制成與此類似的儀器,比起張衡的發明足足晚了壹千七百多年。

關於地動儀的結構,流行的有兩個版本:王振鐸模型(1951年),即“都柱”是壹個類似倒置酒瓶狀的圓柱體,控制龍口的機關在“都柱”周圍。這壹種模型最近已被基本否定。

另壹種模型由地震局馮銳(2005年)提出,即“都柱”是懸垂擺,擺下方有壹個小球,球位於“米”字形滑道交匯處(即《後漢書·張衡傳》中所說的“關”),地震時,“都柱”撥動小球,小球擊發控制龍口的機關,使龍口張開。另外,馮銳模型還把蛤蟆由面向樽體改為背向樽體並充當儀器的腳。該模型經模擬測試,結果與歷史記載吻合。