张衡地动仪【解密地动仪】.docx

本文格式为Word版，下载可任意编辑张衡地动仪【解密地动仪】 　　提起地震，人们便会想起张衡创造和制作的世界上第一架记录地震的仪器――“地动仪”然而，自东汉末年以后，就再也没有谁能知道地动仪毕竟是什么样子而今公众看到的地动仪既非原物又非出土文物，而是后人依据史料记载所设计和制作的模型，最近的一个复原模型上个月在山西“出炉”，这也是国家“张衡地动仪科学复原”课题组最新的一次尝试人们之所以对复原地动仪如此感爱好，是由于它一度被誉为现代地震学的奠基石，但它毕竟能不能“工作”又是如何“工作”的，在后人看来还是一个谜 　　　　历史记载中的“地动仪”　　　　据《后汉书・张衡传》记载，地动仪“以精铜铸成，圆径八尺”，　“形似酒樽”，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.有一根铜质“都柱”，柱旁有八条通道，称为“八道”，还有奇妙的机关仪体外部四周有八条龙，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，八个蟾蜍蹲在地上，个个昂头张嘴，预备承接铜球　　当某个地方发生了地震，地震波由震中传来时，樽体随之运动，触动机关，使发生地震方向的龙头张开嘴，吐出铜球，“当”的一声，落到铜蟾蜍的嘴里，于是人们就知道了地震发生的方向。

　　汉顺帝三年十一月壬寅(公元134年12月13日)，地动仪的一条龙的机关突然发动，吐出了铜球，“当”的一声，掉进了下面蟾蜍的嘴里当时在京城的人们丝毫没有感觉到地震，于是有人责备地动仪不灵验，甚至说张衡有意造谣生事!没过几天，陇西有人飞马来报，证明那里前几天的确发生了地震，众人“于是皆服其妙”，对张衡的超群技术表示了信服你看，陇西距洛阳有1000多里呢，地动仪标示无误，说明它的测震灵敏度是比较高的　　据学者们考证，张衡在当时利用了力学上的惯性原理，“都柱”的设立是关键，能够感知地震波的到来，实际上起到惯性摆的作用张衡对地震波的传播和方向性也有所了解，这些科学成就是非常了不起的，在欧洲直到1856年，才由意大利人路吉帕米里制成与此类似的仪器，比起张衡的创造足足晚了1700多年惋惜的是，随着汉朝的灭亡，张衡地动仪神奇消逝，成为中华民族科技创造的又一个千古之谜　　　　复原“地动仪”的关键　　　　有关张衡“地动仪”，在史书中留下过记载见于《后汉书》的一段记载只有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，惋惜他们的著作也都亡佚了。

明显，仅依据《后汉书》中的简洁记载，要复原张衡的地动仪非常困难今日的复制品，其实是在史书那些“约束条件”之下所作的新制造尽管如此，《后汉书》的记载，还是向我们供应了一些宝贵信息　　但是，一些西方学者却持完全否定态度，认为张衡地动仪不属于科学创造，之所以失传，是由于它没有达到科学的要求为一探毕竟，我国许多科学家不断讨论，制作出来地动仪复原模型　　关于地动仪的结构，关键是对“都柱”的理解先后有两个版本；一种模型即“都柱”是一个类似倒置酒瓶状的直立杆，掌握龙口的机关在“都柱”四周，这一种模型最近已被基本否定另一种模型即“都柱”是悬垂摆，摆下方有一个小球，球位于“米”字形滑道交汇处(即《后汉书・张衡传》中所说的“关”)，地震波传来时，“都柱”拨动小球，小球击发掌握龙口的机关，使龙口张开这种模型经模拟测试，结果与历史记载基本吻合，于是“悬垂摆原理”取代了传统的“直立杆原理”这一科研成果得到了来自中国科学院、国家博物馆、中国地震局等单位的地震学和考古学专家的确定　　那么，张衡“地动仪”为什么可以感觉到远方的地震呢?我们还必需从地震的发生缘由谈起　　　　地震发生的缘由　　　　其实，地震就是地动，是地球表面的振动。

据地震科学家精确测定；全球每年发生地震500多万次，不过，这些地震极大多数都是极其微小的，只有精密仪器才能够觉察其中强震在20次左右，多在人烟稀有的地区和海洋地区，产生地震的时间并不具有规律性　　地震一般发生在地壳之中地壳并不是“铁板一块”的完整一片，它是由一块一块“板块”构成，板块当中有的块大，有的块小，地壳中大的板块有六个，假如一旦受到力的作用，使地壳中的岩层变形、断裂、错动，于是便发生地震世界上85％～90％的地震，都属于构造地震，四川5.12“汶川”地震，就是来自于印度板块推挤青藏高原的相对运动　　引起地壳振动的缘由许多，有人为的缘由，比如核爆炸、开炮、机械振动等；也可以是自然界的缘由，比如构造地震、火山地震等，地震可能与天文因素有关，主要指太阳、月亮对地球产生的引潮力，它可以引起地球表面流体的潮汐(如海潮、大气潮等)，其实这种“引潮力”对于地壳岩石也有推拉的作用，虽然不能像海水一样涌来涌去，但是长年累月的积累，这种“引潮力”对于地壳的作用也不行小看　　一次地震的发生，只有在肯定范围内的人们才能感觉到地球内发生地震的地方，叫“震源”震源上方正对着的地面称为震中，地震时，在地球内部消失的弹性波叫作地震波。

这就像把石子投入水中，水波会向四周一圈一圈地集中一样地震波的能量在“震源”处最大，在传播过程中渐渐减弱，传到肯定的距离，就可以弱到人们感觉不出来地震波主要包含纵波(P波)和横波(S波)，振动方向与传播方向全都的波为纵波(P波)，将引起地面上下颠簸，速度在每秒7千米左右，而这部分纵波携带的能量只占地震波全部能量的一小部分振动方向与传播方向垂直的波为横波(S波)，能引起地面的水平晃动，速度在每秒4千米左右由于纵波在地球内部传播速度大于横波，所以地震时，纵波总是先到达地表，而横波总落后一步这样，发生较大的地震时，一般人们先感到上下颠簸，过数秒到十几秒后才感到有很强的水平晃动　　　　众说不一“地动仪”　　　　张衡地动仪由于失传已久，后人只能依据史料记载进行分析，因之看法有所不同有人认为，依据地震波的传播机理，张衡“地动仪”是不太可能做到“验之以事，合契若神”的由于依据初波的震惊方向，是可以知道震源方位但初波特别微弱，而这部分初波携带的能量只占地震波全部能量的一小部分，假如张衡地动仪能敏感到对“第一哨”初波就做出响应，那么足以有很多别的和地震无关的振动对它产生影响，从而让人误把很多不是地震的振动也当成是地震，但假如要让张衡地动仪保持肯定的“迟钝”性，它又有可能无法“感觉”到地震的初波，直到之后的各种波间续传来时才被“惊醒”，可是这些迟来的波的振动方向已经完全不能代表震源的方向了。

　　一种观点认为，假如地震稍强一些，当地震波传来，将引起地面上下左右颠簸摇摆，这时地动仪的八个球会一同落下就是说，地动仪可以感觉记录到地震的发生，但是无法精确     报告地震的大小和方位　　还有人认为，记录一次地震必需有三个要素：发震时刻，震中位置和震级(地震强度)即使张衡地动仪能够记录震中的方向使用几台地动仪“联网”，也可测出震中位置但地动仪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，张衡地动仪并不能全面记录地震，不属于观测地震的仪器，称地动仪是“世界上第一台地震仪”，是不精确     的　　笔者认为，张衡地动仪是我国古代宏大的科技创造，远在1800多年前，张衡的地动仪利用当时的物理学问，对于地震的发，生与方位有所把握，从这一点来看，意义已经足够大了，这是我们中国人引以为豪的一项古代科学成就我们决不能用我们现代科技强求古人，更不能全盘否定，不承认这项宏大创造　　　　(文章代码：1807)　　　　[责任编辑]庞　云第 1 页 共 1 页。