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世界上第一架地震仪,张衡和地动仪

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世界上第一架地震仪,张衡和地动仪

44. 张衡浑天地动仪

44. 张衡浑天地动仪

张衡(公元78-139年),字平子,南阳西鄂(今河南南阳市石桥镇)人,我国东汉时期伟大的天文学家、数学家、文学家和发明家。

汉代时关于宇宙结构的理论有三说,即盖天说、浑天说和宣夜说。张衡是浑天说的代表人物。张衡不但注意天文理论研究,还注重机械仪器的研制。设计制造了漏水转浑天仪和地动仪。

东汉时,张衡制造的水运浑天仪,以漏水为原动力,通过齿轮的转动,近似正确地把天象演示出来,在天文仪器史上占有重要地位。相当于现在的天球仪。

公元132年,张衡发明了测定地震方位的地动仪。地动仪用铜制成,圆径八尺,形似酒樽,内部安置机关,按照八个方向,装八个龙头,龙嘴里各衔着一个小铜球,下面蹲着八只张嘴的蟾酴。如某一方向发生地震,同方向的龙嘴里就吐出铜球,落到蟾酴嘴里,人们就可以知道什么方向发生了地震。138年,地动仪准确地测定出在今甘肃地区发生的强烈地震。

汉章帝在位的时期,东汉的政治比较稳定。到汉章帝一死,继承皇位的汉和帝才十岁,窦太后临朝执政,让他的哥哥窦宪掌握了朝政大权,东汉王朝就开始走下坡路了。

一架圆坛形青铜仪器,四周铸着八条龙,龙嘴时各衔着一个小球。一天,正对西方的龙嘴突然张开了,一粒铜球落在下面铜蛤蟆的嘴里。不久,有使者传来西方很远的地方发生地震的消息。这台仪器就是我国东汉著名科学家张衡在汉顺帝阳嘉元年发明的世界上第一架地震仪----候风地动仪。根据吐珠龙头的方向来测出震源的方位,百不失一。 欧洲直到 1880 年才研制出地震仪器。 据《后汉书》记载,地动仪“以精铜铸成,圆径 8 尺,合盖隆起,形似酒樽”。地动仪如何测定地震呢?原来在地动仪的中央竖着一根上粗下细的铜柱,哪个方向发生地震是,铜柱就倒向哪边,触动连带龙口里的活动机关,使龙口里的铜丸落到蛤蟆的嘴里。

在这个时期,出了一位着名的科学家张衡。

张衡博学多才,精通天文算历,除地动仪外,他还创造了世界上最早利用水力转动的浑天仪和观察气象的候风仪。他系统地提出了宇宙理论

浑天说。他第一个正确解释了月食的成因,说明月光是日光的反照,月食是由于月球进入地影而产生的。郭沫若称赞他说:“如此全面发展之人物,在世界史上亦所罕见。”

张衡地动仪早已失传,但它的研制成功是世界地震学史上的一件大事。它利用物体的惯性来拾取地震波。这个原理到现在仍然沿用。 1959 年,中国历史博物馆展出了现代科学家王振锋复原的张衡地动仪模型。但是在准确测定地震方向上,模型和《后汉书》上的记载还有不小的出入。

这台地动仪之所以被命名为“候风地动仪”,可能是“候气”的意思,张衡认为地震是地“气”所引起的。所谓“气”,包含有能量。这种朴素的唯物主义地震成因观,即使在今天也仍不过时。

张衡是南阳人。十七岁那年,他离开家乡,先后到了长安和洛阳,在太学里用功读书。当时洛阳和长安都是很繁华的城市,城里的王公贵族过的是骄奢淫逸的生活。张衡对这些都看不惯。他写了两篇文学作品《西京赋》和《东京赋》(西京就是长安,东京就是洛阳),讽刺这种现象。据说他为了写这两篇作品,经过深思熟虑,反复修改,前后一共花了十年工夫,可见他研究学问的精神是很认真严肃的。

但是张衡的特长还不是文学,他特别爱好数学和天文研究。朝廷听说张衡是个有学问的人,召他到京里做官,先是在宫里做郎中,后来,担任了太史令,叫他负责观察天文。这个工作正好符合他研究的兴趣。

经过他的观察研究,他断定地球是圆的,月亮是借太阳的照射才反射出光来。他还认为天好像鸡蛋壳,包在地的外面;地好像鸡蛋黄,在天的中间。这种学说虽然不完全精确,但在一千八百多年以前,能说出这种科学的见解来,不能不使后来的天文学家钦佩。

不光是这样,张衡还用铜制造了一种测量天文的仪器,叫做浑天仪。上面刻着日月星辰等天文的现象。他设法利用水力来转动这种仪器。据说什么星从东方升起来,什么星向西方落下去,都能在浑天仪上看得清清楚楚。

那个时期,经常发生地震。有时候一年一次,也有一年两次。发生了一次大地震,就影响到好几十个郡,城墙、房屋发生倒坍,还死伤了许多人畜。

当时的封建帝王和一般人都把地震看作是不吉利的征兆,有的还趁机宣传迷信、欺骗人民。

但是,张衡却不信神,不信邪,他对记录下来的地震现象经过细心的考察和试验,发明了一个测报地震的仪器,叫做地动仪。

地动仪是用青铜制造的,形状有点像一个酒坛,四围刻铸着八条龙,龙头向八个方向伸着。每条龙的嘴里含了一颗小铜球:龙头下面,蹲了一个铜制的蛤蟆,对准龙嘴张着嘴。哪个方向发生了地震,朝着那个方向的龙嘴就会自动张开来,把铜球吐出。铜球掉在蛤蟆的嘴里,发出响亮的声音,就给人发出地震的警报。

公元138年2月的一天,张衡的地动仪正对西方的龙嘴突然张开来,吐出了铜球。按照张衡的设计,这就是报告西部发生了地震。

可是,那一天洛阳一点也没有地震的迹象,也没有听说附近有哪儿发生了地震。因此,大伙儿议论纷纷,都说张衡的地动仪是骗人的玩意儿,甚至有人说他有意造谣生事。

过了几天,有人骑着快马来向朝廷报告,离洛阳一千多里的金城、陇西一带发生了大地震,连山都有崩塌下来的。大伙儿这才信服。

可是在那个时候,朝廷掌权的全是宦官或是外戚,像张衡这样有才能的人不但不被重用,反而被打击排挤。张衡做侍中的时候,因为与皇帝接近,宦官怕张衡在皇帝面前揭他们的短,就在皇帝面前讲张衡很多坏话。他被调出了京城,到河间去当国相。

张衡在他六十一岁那年病死。他在我国科学史上留下了光辉的业绩。

  • 东汉张衡发明地动仪

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