你知道地動儀是中國東漢科學(xué)家張衡創(chuàng)造的一傳世杰作嗎?不知道就一起來看看小編給大家精心準(zhǔn)備的資料，歡迎閱讀!

　　張衡發(fā)明制造候風(fēng)地動儀

　　東東漢時期，地震比較頻繁，從公元96-125年的30年中，就曾發(fā)生了23次比較強(qiáng)烈的地震，震區(qū)有時大到幾十個郡。

　　132年，科學(xué)家、文學(xué)家張衡發(fā)明制造了世界上第一臺測定地震方位的儀器--候風(fēng)地動儀。張衡將候風(fēng)地動儀安置在都城洛陽。起初，滿朝文武都不相信這臺地動儀能夠測出地震的方向。

　　138年3月1日(漢永和三年二月初三日)突然地動儀朝向西北方向的鋼球落了下來，掉進(jìn)儀器下面的蟾蜍口里。可是，洛陽居民誰也沒有感覺到地震。幾天后，隴西驛者日夜奔馳來京師，報告隴西地震，二郡山崩(震級約為6.5級)。隴西正好在洛陽的西北方向。

　　候風(fēng)地動儀是世界上第一架測驗(yàn)地震的儀器。由中國東漢時期的漢族科學(xué)家發(fā)明于漢順帝陽嘉元年(132)，《后漢書·張衡傳》詳細(xì)記載了張衡的這一發(fā)明。候風(fēng)地動儀用精銅制作而成，員徑八尺，漢八尺約合當(dāng)今之一米八-九的樣子，其外形像一個酒樽。地動儀里面有精巧的結(jié)構(gòu)，主要為中間的都柱和它周圍的八套牙機(jī)裝置。

　　候風(fēng)裝置候風(fēng)擺的周圍與8組牙機(jī)機(jī)械裝置之一部關(guān)相互靠近。此處為底座上的溝槽，叫八道。工作原理是侯風(fēng)擺運(yùn)動到關(guān)的位置觸發(fā)牙機(jī)。就是記載的"施關(guān)發(fā)機(jī)"施讀音易四聲。再機(jī)發(fā)吐丸。在樽的外面相應(yīng)地設(shè)置8個龍首，口含小銅丸，每個龍頭下面都有一只蟾蜍張口向上。如果有地震被檢測，都柱之內(nèi)侯風(fēng)擺則輕微擺動，此即可觸發(fā)牙機(jī)。使相應(yīng)的龍口張開，小銅珠即落入蟾蜍口中，由此便可知道地震發(fā)生的時間和方向。牙機(jī)的觸發(fā)需求小到可以在地震波第一時間運(yùn)作，稱為合契若神。

　　牙機(jī)是由一對杠桿構(gòu)成。水平杠桿負(fù)責(zé)龍口開合，直立的負(fù)責(zé)牙機(jī)觸發(fā)。由于牙機(jī)立桿和侯風(fēng)擺的位置關(guān)系，由關(guān)連接。關(guān)就是牙機(jī)立桿的一部分。關(guān)注道內(nèi)水平狀，幾乎挨到侯風(fēng)擺之上，距離之近不到一毫米。這是候風(fēng)地動儀得以成功的關(guān)鍵。

　　另一說法：

　　公元138年3月1日，我國漢代杰出的天文學(xué)家張衡發(fā)明的候風(fēng)地動儀，第一次成功測出遠(yuǎn)距離發(fā)生的地震：在洛陽西北千里之外的隴西(甘肅洮南)發(fā)生6級地震。

　　張衡所處的東漢時代，地震比較頻繁。據(jù)《后漢書·五行志》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，共發(fā)生了26次大的地震。地震區(qū)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(yàn)。為了掌握全國地震動態(tài)，他經(jīng)過長年研究，終于在陽嘉元年(公元132年)發(fā)明了候風(fēng)地動儀──世界上第一架地震儀。

　　它有八個方位，每個方位上均有口含龍珠的龍頭，在每條龍頭的下方都有一只蟾蜍與其對應(yīng)。任何一方如有地震發(fā)生，該方向龍口所含銅珠即落入蟾蜍口中，由此便可測出發(fā)生地震的方向。

　　《后漢書·張衡傳》詳細(xì)記載了張衡的這一發(fā)明。候風(fēng)地動儀用精銅制作而成，圓徑八尺(漢八尺約合當(dāng)今的1.8~1.9米)，其外形像一個酒樽。地動儀里面有精巧的結(jié)構(gòu)，主要為中間的都柱和它周圍的8套牙機(jī)裝置。工作原理是候風(fēng)擺運(yùn)動到關(guān)的位置觸發(fā)牙機(jī)，就是記載的“施關(guān)發(fā)機(jī)”。在樽的外面相應(yīng)地設(shè)置8個龍首，口含小銅丸，每個龍頭下面都有一只蟾蜍張口向上。如果有地震被檢測，都柱之內(nèi)候風(fēng)擺則輕微擺動，此即可觸發(fā)牙機(jī)。使相應(yīng)的龍口張開，小銅珠即落入蟾蜍口中，由此便可知道地震發(fā)生的時間和方向。牙機(jī)的觸發(fā)需求小到可以在地震波第一時間運(yùn)作，稱為“合契若神”。

　　候風(fēng)地動儀的牙機(jī)由一對杠桿構(gòu)成。水平杠桿負(fù)責(zé)龍口開合，直立的負(fù)責(zé)牙機(jī)觸發(fā)。由于牙機(jī)立桿和候風(fēng)擺的位置關(guān)系，由關(guān)連接。關(guān)就是牙機(jī)立桿的一部分。關(guān)幾乎挨到候風(fēng)擺之上，距離之近不到一毫米。這是候風(fēng)地動儀得以成功的關(guān)鍵。

　　候風(fēng)地動儀在科學(xué)上的重要地位并不在于測到了一個或幾個東漢時期的地震，而是標(biāo)志著人類摸索出了一條能在運(yùn)動系統(tǒng)當(dāng)中測量系統(tǒng)自身運(yùn)動的途徑，即通過懸掛物的慣性來揭示運(yùn)動系統(tǒng)間的差異。這不僅僅是技術(shù)上的突破，更是科學(xué)思想的躍變，使人們對自然規(guī)律有了新的認(rèn)識，直到17世紀(jì)被牛頓提升為力學(xué)三大定律之首——慣性定律而被廣為應(yīng)用。

　　拓展：對張衡地動儀的重新復(fù)原

　　1700多年前，地動儀神秘消失，它的模樣和工作原理成為千古謎團(tuán)。

　　2004年8月，河南博物院與中國地震臺網(wǎng)中心組成課題組，聯(lián)合研究張衡地動儀新的復(fù)原模型。

　　目前，這項(xiàng)課題取得重大進(jìn)展，課題組用“懸垂擺原理”取代了傳統(tǒng)的“直立桿原理”。

　　2005年4月16日，這一科研成果得到了來自中國科學(xué)院、國家博物館、中國地震局等單位的地震學(xué)和考古學(xué)專家的肯定。專家們認(rèn)為：這臺復(fù)原地動儀首次把概念模型還原成了科學(xué)儀器，使之真正有了驗(yàn)震功能。

　　驗(yàn)收

　　地動儀復(fù)原模型把概念模型復(fù)原成了科學(xué)儀器

　　4月16日上午，河南博物院《天地經(jīng)緯》專題陳列廳，由地震學(xué)、考古學(xué)、機(jī)械工程學(xué)等相關(guān)學(xué)科的專家組成的驗(yàn)收委員會，開始對用挑剔的眼光注視著地動儀復(fù)原模型(1/3小樣)。

　　當(dāng)日下午，驗(yàn)收組的7位專家經(jīng)過激烈討論，最終認(rèn)為：新模型首次把概念模型復(fù)原成了具有驗(yàn)震功能的科學(xué)儀器，邁出了復(fù)原研究的歷史性一步。這個驗(yàn)收意見意味著，新復(fù)原的地動儀通過了階段性成果驗(yàn)收，后續(xù)工作只需對某些技術(shù)細(xì)節(jié)做進(jìn)一步優(yōu)化，對外觀做出最終確定。

　　河南博物院副院長田凱對此感觸頗深：“我們不僅在復(fù)原一件儀器，也在找尋1000多年前那位偉大科學(xué)家‘求實(shí)疾虛’的科學(xué)精神……”

　　心愿

　　一定要讓地動儀模型“動”起來

　　1998年，河南博物院新館建設(shè)過程中，田凱負(fù)責(zé)主持《河南古代文化之光》陳列。布置漢代展廳需要展示張衡的地動儀，當(dāng)時最權(quán)威的模型陳列在原中國歷史博物館里，它是王振鐸先生于1951年設(shè)計的，這臺卵狀體上含有8條飛龍的模型，已成為地動儀的“標(biāo)準(zhǔn)形象”。

　　河南博物院請?zhí)K州天文儀器研究所按王振鐸的模型重新復(fù)制了一個木制模型，并提出“能否讓地動儀動起來”，得到的回答是：不可能，即使是中國歷史博物館里陳列的那臺也不能檢測地震。但對方可以在模型下面人為地安上一個裝置，讓它動起來。

　　“我們展出的是科學(xué)儀器不是玩具，這樣做是對觀眾的欺騙。所以當(dāng)時只能造一個不能動的模型，但這個情結(jié)在我心里一直存留了好多年。”田凱說。

　　6年后，了解到國家地震局和國家博物館的研究人員正在做復(fù)原工作。2004年8月，河南博物院與中國地震臺網(wǎng)中心簽訂了合作協(xié)議，組成了課題小組，共同復(fù)原張衡地動儀。

　　解謎

　　找到“垂懸擺原理”

　　該課題的負(fù)責(zé)人是中國地震臺網(wǎng)中心馮銳研究員。馮先生表示，1700多年前的地動儀究竟如何工作是首先須破譯的謎團(tuán)，深入研究證實(shí)，地動儀應(yīng)該是“懸垂擺原理”而不是王振鐸模型的“直立桿原理”。

　　幾十年來，國內(nèi)外地震學(xué)界對王振鐸模型的否定意見一直沒有停。更有近現(xiàn)代西方學(xué)者認(rèn)為張衡地動儀之所以失傳，是因?yàn)樗鼪]有達(dá)到科學(xué)的要求，它不是個科學(xué)的東西。馮銳說：“看到這些嚴(yán)厲的批評以后，我們才感到問題的嚴(yán)重性。”

　　歷時1年多，課題組最終確認(rèn)了地動儀的工作原理應(yīng)該是“懸垂擺原理”，而不是“直立桿原理”。

　　評價

　　這是一次重大跨越

　　地動儀的歷史資料，最著名的是《后漢書·張衡傳》中的記載，只有196個字。早期的復(fù)原工作都是據(jù)此開展的。馮銳的課題組把資料的考證和利用擴(kuò)大到《續(xù)漢書》、《后漢紀(jì)》等古代文獻(xiàn)，但相關(guān)文獻(xiàn)的總字?jǐn)?shù)也不過231個。這些資料，使他們復(fù)原的史料根據(jù)更加充分。

　　在研制過程中，馮銳還采用了一些新技術(shù)、新方法，即利用洛陽地震臺接收到的現(xiàn)代隴西地震記錄，算出模擬的隴西歷史地震的波動效應(yīng)，然后把數(shù)據(jù)輸入計算機(jī)，再控制特殊的振動臺完成洛陽地面震動過程的復(fù)現(xiàn)，用這種運(yùn)動信號對振動臺上的復(fù)原模型進(jìn)行檢驗(yàn)和改進(jìn)。

　　驗(yàn)收組的專家們認(rèn)為：新模型對4次實(shí)際地震事件已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了良好的驗(yàn)震反應(yīng)，邁出了從概念模型到科學(xué)儀器的關(guān)鍵性一步，研究工作突破了古代科學(xué)儀器復(fù)原的傳統(tǒng)模式，是一次重大的跨越。

　　驗(yàn)收會結(jié)束后，中科院地質(zhì)與地球物理所的滕吉文院士說：“地動儀是中華文明留給人類的寶貴文化遺產(chǎn)，各國科學(xué)家都在嘗試復(fù)原，如果我們不把這件事做好，那就是罪過。從原理上和制作過程上講，這臺復(fù)原模型符合史料記載，符合張衡的基本思想……這臺地動儀復(fù)原模型代表了現(xiàn)代人的認(rèn)識，它在現(xiàn)階段是最好的。”