东汉时期,我国著名科学家张衡发明了地动仪,这是世界上第一个能够记录地震发生的仪器。地动仪的发明不仅展示了我国古代科技的辉煌,也体现了张衡在科学探索上的卓越贡献。
1.地动仪的原理
地动仪工作的原理是通过感测地震波来感测地震。地震是由于地球深处板块之间的挤压碰撞所引起,由震源向四处传播的振动,即地震波。张衡的地动仪能够感知到地震波中的纵波(波)和横波(S波)。
2.地动仪的结构与构造
地动仪用精铜制成,圆径八尺,形似酒樽。表面作金黄色,上部铸有八条金龙,分别伏在东、西、南、北及东北、东南、西北、西南八个方向。龙倒伏,龙尾指向震源方向,以此判断地震发生的位置。
3.地动仪的原理:惯性原理
学者们考证,张衡在当时已经利用了力学上的惯性原理,“都柱”实际上起到的正是惯性摆的作用。当地震发生时,地动仪中的“都柱”会受到地震波的影响而产生摆动,进而使龙倒伏,指向震源方向。
4.张衡的科技成就
张衡精通天文历算,曾创作以水力推动的浑天仪,发明能够探测震源方向的地动仪以及指南车、独飞木雕等九项科技发明。他发现日食及月食的原因,绘制记录2500颗星体的星图;提出“宇之表无极,宙之端无穷”的观点,是东汉中期浑天说的代表人物之一。
5.地动仪的发明背景
当地震发生时,人们求神饶恕,而张衡却在冷静地思考,决心创造一种仪器,测知地震发生的方向,及时救灾。经过长期的研究,他在阳嘉元年发明了世界上第一个地动仪。
6.地动仪的历史价值
地动仪的发明,不仅体现了张衡在科学探索上的卓越贡献,也展示了我国古代科技的辉煌。地动仪的原理和构造,至今仍具有很高的学术价值。
7.地动仪的命名
张衡也将他的地震仪器命名为候风地动仪,但以后的史书中基本还是称震或地震,称地动的则不多见。地震的别名有“坤震”等,历史文献中还有很多。
8.地动仪的学术价值
陆敬严表示,这些关于地动仪工作原理的设想,都利用了物体的惯性,从科学的角度看,都是合理的,具有较高的学术价值,其中后两种设想更加灵敏。因为《后汉书》提供了张衡创制地动仪的珍贵资料。