地震仪是汉代科学家张衡的又一传世杰作。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(公元92年)到安帝延光四年(公元125年)的三十多年间,共发生了二十六次大的地震。地震区有时大到几十个郡,引起地裂山崩、江河泛滥、房屋倒塌,造成了巨大的损失。张衡对地震有不少亲身体验。为了掌握全国地震动态,他经过长年研究,终于在阳嘉元年(公元132年)发明了候风地动仪这也是世界上第一架地动仪。在通信不发达的古代,地震后,为人们及时知道发生地震和确定地震大体位置有一定的作用。地震仪据《后汉书·张衡传》记载,候风地动仪“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。仪器的内部中央有一根铜质“都柱”,柱旁有八条通道,称为“八道,还有巧妙的机、关。樽体外部周围有八个龙头,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,准备承接铜球。当某个地方发生地震时,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,落到铜蟾蜍的嘴里,发生很大的声响。所以人们就可以知道地震发生的方向。
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汉顺帝阳嘉三年十一月壬寅(公元134年12月13日),地动仪的一个龙机突然发动,吐出了铜球,掉进了那个蟾蜍的嘴里。当时在京师(洛阳)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(今甘肃省天水地区)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。陇西距洛阳有一千多里,地动仪标示无误,说明它的测震灵敏度是比较高的。
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这架仪器是铜铸的,形状像一个酒樽,四周有八个龙头,龙头对着东、南、西、北、东南、西南、东北、西北八个方向。龙嘴是活动的,各自都衔着一颗小铜球,每一个龙头下面,有一个张大了嘴的铜蛤蟆,仪器的内部中央有一根铜质“悬垂摆”,柱旁有八条通道,称为“八道,还有巧妙的机关。当某个地方发生地震时,悬垂摆拨动小球通过“八道”,触动机关,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,发生很大的声响。于是人们就可以知道地震发生的方向。地震仪经过公元134年的甘肃西南部的地震试验,完全证实了它检测地震的准确性。它比欧洲创造的类似的地震仪早了1700多年。可惜的是东汉地动仪早已失传,现在我们看到的地动仪都是后人根据史籍复原的。
地震仪制成后,安置在洛阳。在公元138年的一天,京都和往常一样,周围并没有什么动静,但是小钢球却异乎寻常地从龙口里吐了出来,落到蛤蟆嘴里。激扬的响声,惊动了四周,人们纷纷议论,大地并没有震动,地震仪为什么会报震呢?大概是地震仪不灵吧?谁知过了没有几天,陇西(今甘肃省西部)发生地震的消息便传来了,事实生动地证明了地震仪是何等的灵敏、何等的准确!
由于地动仪只是记录了地震的大致方向,而非记录地震波,所以相当于是验震器,而非真正意义上的地震仪。张衡发明的地震仪开创了人类使用科学仪器测报地震的历史。对此,长期以来中外科学家一直给予极高的评价。认为它是利用惯性原理设计制成的,能探测地震波的主冲方向。在科学技术还很落后的2世纪初能做到这一点,是极其难能可贵的。它和国外类似的地震仪相比,早了1千多年。
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