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張衡地動儀原理
日期：2025-06-24 19:05
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摘要：
地動儀是**古代漢族科學家創造的一傳世杰作，由東漢時期天文學家張衡發明，張衡所處的東漢時代，地震比較頻繁。張衡對地震有不少親身體驗，為了掌握國內地震動態，他經過長年研究，終于在陽嘉元年（公元132年）發明了候風地動儀，這也是世界上的**架張衡地動儀。
原理：
據學者們考證，張衡在當時已經利用了力學上的慣性原理，“都柱”實際上起到的正是慣性擺的作用。同時張衡對地震波的傳播和方向性也一定有所了解，這些成就在當時來說是十分了不起的，而歐洲直到1880年，才制成與此類似的儀器，比起張衡的發明足足晚了一千七百多年。關于張衡地動儀的結構，流行的有兩個版本：王振鐸模型（1951年），即“都柱”是一個類似倒置酒瓶狀的圓柱體，控制龍口的機關在“都柱”周圍。這一種模型*近已被基本否定。另一種模型由地震局馮銳（2005年）提出，即“都柱”是懸垂擺，擺下方有一個小球，球位于“米”字形滑道交匯處（即《后漢書·張衡傳》中所說的“關”），地震時，“都柱”撥動小球，小球擊發控制龍口的機關，使龍口張開。另外，馮銳模型還把**由面向樽體改為背向樽體并充當儀器的腳。該模型經模擬測試，結果與歷史記載吻合。那么，地動儀的內部結構究竟什么樣子呢？有不少學者對此作過探討。早在南北朝時，北齊信都芳撰《器準》，隋初臨孝恭作《地動銅儀經》，都對之有所記述，并傳有它的圖式和制作方法?？上У氖翘拼院?，二書均失傳。今人的研究則以王振鐸之說影響*大。王振鐸根據前人的猜測，討論了地動儀內部可能有的各種結構，*后推斷都柱的工作原理與近代地震儀中倒立式震擺相仿。具體說來，都柱就是倒立于儀體中央的一根銅柱，八道圍繞都柱架設。都柱豎直站立，重心高，一有地動，就失去平衡，倒入八道中的一道。八道中裝有杠桿，叫做牙機。杠桿穿過儀體，連接龍頭上頜。都柱傾入道中以后，推動杠桿，使龍頭上頜抬起，將銅丸吐出，起到報警作用。地動儀用精銅制成，圓經八尺，合蓋隆起，形似酒樽。表面作金黃色，上部鑄有八條金龍，分別伏在東、西、南、北及東北、東南、西北、西南八個方向。龍倒伏，龍首向下，龍嘴各銜一顆小銅球，與地上仰蹲張嘴的蟾蜍相對。地動儀空腔中央，立一根銅柱，上粗下細。銅柱周圍有八根橫桿，稱為“八道”，各與一龍頭相連。銅柱是震擺裝置，八道用來控制和傳導銅柱運動的方向。在地動儀受到地震波沖擊時，銅柱就倒向發生地震的方向，推動同一方向的橫桿和龍頭，使龍嘴張開，銅球下落到蟾蜍嘴中，并發出響聲，以提示人們注意發生了地震及地震的時間和方向。一顆珠子放在平臺上，如果將哪方稍微往下一按，珠于就向哪方滾動。又如我們點亮一支蠟燭，將它放在一張不平的桌子上，它總會向低的一方倒。地動儀就是根據這些簡單的原理設計的。地動可以傳到很遠的地方，只不過太遠了人就感覺不到了，但地動儀能準確地測到。但是**科學家認定地動儀的工作原理應該是“懸垂擺原理”，即地動儀是利用了一根懸掛柱體的慣性來驗震的，而非當今歷史教科書所說的在儀器底部簡單地豎立一根直立桿。