张衡是如何发明地动仪的?
公元132年(阳嘉元年),张衡在太史令任上发明了最早的地动仪,称为候风地动仪。据《后汉书·张衡传》记载:地动仪用精铜铸成,圆径八尺,顶盖突起,形如酒樽,用篆文山龟鸟兽的形象装饰。中有大柱,傍行八道,安关闭发动之机。
它有八个方位,每个方位上均有一条口含铜珠的龙,在每条龙的下方都有一只蟾蜍与其对应。任何一方如有地震发生,该方向龙口所含铜珠即落人蟾蜍口中,由此便可测出发生地震的方向。经过试验,与所设制,符合如神,自从有书籍记载以来,是没有过的。
曾经一龙机发,地不觉动,雒阳的学者都责怪不足信,几天之后,送信人来了,果然在陇西地发生地震,众人于是都服其神妙。自此之后,朝廷就令史官记载地动发生的地方。
关于地动仪的结构,流行的有两个版本:王振铎模型,即“都柱”是一个类似倒置酒瓶状的圆柱体,控制龙口的机关在“都柱”周围。这一种模型已被基本否定。
另一种模型由地震局冯锐提出,即“都柱”是悬垂摆(见袁宏《后汉纪》),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”),地震时,“都柱”拨动小球,小球击发控制龙口的机关,使龙口张开。
另外,冯锐模型还把蟾蜍由面向樽体改为背向樽体并充当仪器的脚。该模型经模拟测试,结果与历史记载吻合。
世界上地震频繁,但真正能用仪器来观测地震,在国外,是19世纪以后的事。候风地动仪是世界上的地震仪之祖。虽然它的功能尚只限于测知震中的大概方位,但它却超越了世界科技的发展约1800年。
张衡简介:
张衡(78年-139年),字平子,南阳西鄂(今河南南阳市石桥镇)人,东汉时期著名天文学家、文学家。
他发明了浑天仪、地动仪,是东汉中期浑天说的代表人物之一,被后人誉为“木圣”(科圣),他是汉赋四大家之一,著有《灵宪》《算罔论》《归田赋》等作品。
汉和帝永元(89年—105年)年间,张衡被推举为孝廉,但他没有接受,公府几次征召也不到。当时,国家太平日久,自王侯以下,没有不奢侈过度的。
张衡于是仿照班固的《两都赋》,殚精竭思十年,才作成《二京赋》,用以讽谏朝廷。大将军邓骘欣赏张衡的才华,多次征召他,张衡都不应命。
公元100年(永元十二年),张衡应南阳太守鲍德之请,作了他的主簿,掌管文书工作。八年后,鲍德调任京师,张衡即辞官居家。