地动仪

    地动仪的诞生，揭开了人类预知自然灾害的序幕。

    ——滕吉文

    中国一直遭受着地震灾害。在其褶皱扭曲的地表上，高山和陡峭的峡谷频繁地受到地震的骚扰，致使居住在那里的人民遭受巨大的灾难。据说公元155年2月2日的大地震使三个省80多万人丧生。许多世纪以来，所有的大地震在中国历史上都有完全的记载，这些事件常常是抢粮或造反的触发因素。朝廷有必要尽快地知道边远省份何时发生了地震。首先，地震意味着运输谷物的中断，这关系到用谷物缴纳的赋税，另一方面还意味着受灾地区立刻需要粮食救援和增加军事力量。因此，及早报警是必不可少的。

    世界上最早的地动仪是我国古代科学家张衡在东汉时期发明的。它的出现开启了人类对地震科学研究的先河。

    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，地震引起的江河泛滥、房屋倒塌，给当时的人民造成了巨大的损失。为了掌握全国地震动态，张衡经过长年研究，终于在阳嘉元年（公元132年）发明出了世界上第一架地动仪——候风地动仪。

    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。仪体外部周围有八个龙，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，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。于是人们就可以知道地震发生的方向。

    但是，地动仪制成后，人们将信将疑。直到公元139年，仪器西边方向龙嘴里的铜球掉了下来，说明京城西方发生了地震。几天后，陇西果然有人到洛阳报信，说那里发生了强烈地震。这件事，证明了地动仪的准确性和可靠性。随后，人们对张衡的猜疑和责难平息了，地动仪的神妙便迅速传播开来。

    近代的地震仪于1880年由欧洲人制作出来，它的原理和张衡地动仪基本相似，但在时间上却比张衡的“候风地动仪”晚了1700多年。

    候风地动仪的问世，开创了人类对地震研究的先河，揭开了人类预知自然灾害的序幕。它是人类发明史上的重要成果之一，也是我们中华民族对世界物质文明做出的又一重大贡献。

    地动仪的结构模型

    关于地动仪的结构，目前流行的有两个版本：王振铎模型（1951年），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。这一种模型最近已被基本否定。

    另一种模型由地震局冯锐（2005年）提出，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，冯锐模型还把蛤蟆由面向樽体改纬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。</p>

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