我从读书时就对张衡的地动仪很疑惑,龙嘴里的珠子为什么会掉进蟾蜍的嘴,如何与地震联系的?求释疑

来源:学生作业帮助网 编辑:六六作业网 时间:2024/11/28 22:17:23
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我搜到了一个新闻,应该能帮您解答疑惑.
中国地震学家和考古学家宣布,失传千年的东汉张衡地动仪的复原工作取得了重大进展,实现了地动仪的科学复原,新的复原模型已具备验震功能.
张衡地动仪是人类历史上的第一台验震器,在1700多年前神秘消失,它的外观和原理长期成为人们心中的谜团.有幸的是,《后汉书·张衡传》对地动仪做了记载,不过总共只有196个字,“……以精铜铸成,圆径八尺,合盖隆起,形似酒樽,饰以篆文山龟鸟兽之形.中有都柱,傍行八道,施关发机.外有八龙,首衔铜丸,下有蟾蜍,张口承之.其牙机巧制,皆隐在尊中……”,根据这一史料,中外科学家一直试图复原它.
通过严谨的科学研究,中国科学家认定地动仪的工作原理应该是“悬垂摆原理”,即地动仪是利用了一根悬挂柱体的惯性来验震的,而非当今历史教科书所说的在仪器底部简单地竖立一根直立杆.
由中国科学院、国家博物馆、中国地震局等研究单位的7名地震学、考古学、文物学、机械工程学等相关学科的专家组成的验收委员会经过认真的讨论后认为,新模型首次把概念模型复原成了具有验震功能的科学仪器,迈出了复原研究的历史性一步.复原工作于4月通过了专家的验收.
新复原地动仪模型是按照史料做的重新设计,其1/3小样目前陈列在河南博物院内.它以出土的汉代酒樽为基本造型,上部为穹隆的顶盖,饰以青龙、白虎、朱雀、玄武四神的图案;下部呈直筒状,四周有八个立雕的龙头,器壁刻有汉代的纹饰;底部的八个蟾蜍作为仪器的支点,背内面外,向上张口,承接龙口吐出的铜丸.这种新的设计更加接近汉代风格,更接近史料中对地动仪的描述.
此前家喻户晓的地动仪模型是中国历史博物馆科技文物专家王振铎于1951年设计的,其内部结构采用的是直立杆原理.但是,几十年来,国内外地震学界一直对这个模型的科学性表示怀疑甚至否定,因为它并不能检测地震,更有西方学者认为张衡地动仪是因为没有达到科学要求才失传的.
以中国地震台网中心研究员冯锐为负责人的研究小组,从2002年起便开始了地动仪的原理复原研究,2004年7月与河南博物院合作,收集了大量有关地动仪的史料,还首次利用了《续汉书》和《后汉纪》对地动仪的记载取得了研制新模型的更多的依据,不仅证明了地动仪的存在及确实工作过的真实性,还明确了张衡地动仪在现代地震学起步阶段曾经起过的重要思想启迪作用.
研究组利用了唐山、越南、云南等4次实际地震资料,通过计算机的控制,在振动台上实现了相当于当年陇西地震在洛阳的极其微弱的地面振动,然后把新复原模型放到振动台上验证.结果表明,新模型对地震的反应良好,对非地震的人为干扰一直未出现误触发.
专家验收委员会一致认为,中国科学家的研究工作迈出了把张衡地动仪复原成科学仪器的关键性的一步.冯锐研究员表示,目前的复原只是阶段性成果,整个工作还没有结束,内部结构需要优化,外观造型也需要征求公众意见,以便进一步完善,实现整体的统一.

这个问题很复杂。
1. 张衡的地动仪在史籍上只有不到300字的描述,也没有实物留下来,后人无从知道地动仪的工作原理。
2. 建国后有人复原地动仪,但只是个模型而已,并不能发挥作用。现在正在组织人复原。
3. 可详见百度百科地动仪条目。
地动仪无法记录发震时刻,更无法记录震级。因此,从现代地震学的角度来看,候风地动仪并不能记录地震,不是地震仪。
“候风地动...

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这个问题很复杂。
1. 张衡的地动仪在史籍上只有不到300字的描述,也没有实物留下来,后人无从知道地动仪的工作原理。
2. 建国后有人复原地动仪,但只是个模型而已,并不能发挥作用。现在正在组织人复原。
3. 可详见百度百科地动仪条目。
地动仪无法记录发震时刻,更无法记录震级。因此,从现代地震学的角度来看,候风地动仪并不能记录地震,不是地震仪。
“候风地动仪”一些科技史著作声称,张衡在公元132年制造的“候风地动仪”能够准确记录地震,比西方第一台地震仪(由意大利人路吉·帕米里制造于1856年)早了1700多年。也有些材料说,候风地动仪可以“预测地震”。不过,史书中有关候风地动仪的记载,仅见于《后汉书》。这一段记载只有区区196字,其中描述地动仪内部结构的内容更只有“中有都柱,傍行八道,施关发机”这12个意义隐晦、众说纷纭的字。以后,北齐的信都芳和隋朝的临孝恭,也都制造过地动仪,还留下了相关著作,可惜他们的著作都亡佚了。显然,仅根据《后汉书》中的简陋记载,要复原张衡的候风地动仪根本不可能。今天的复制品,其实是在史书那些“约束条件”之下所作的新创造。
尽管如此,《后汉书》的记载,还是向我们提供了一些有用信息。首先,候风地动仪绝不是地震预测仪。它只有在地震发生之后才起作用,只不过能比从驿卒更早地通知京城的人士罢了。这就好比我们看到闪电,就知道接下来很可能会听到雷声,但在闪电发生时,雷声也已经同时发生,只不过还没有传到我们耳朵里罢了。
其次,根据地震波的传播机理,候风地动仪是不太可能做到“验之以事,合契若神”的。地震发生时,从震源会发出两种波:一种叫P波,是纵波,它引起的物体震动方向和波的前进方向一致;一种叫S波,是横波,它引起的物体震动方向和波的前进方向垂直。P波的速度比S波快,因此最先到达地面,形成地震波中的初波。据初波的震动方向就可以知道震源方向。但初波非常微弱,因为它只能从震源直直地向着地震波接收处地面传播的P波,而这部分P波携带的能量只占地震波全部能量的一小部分。如果候风地动仪能敏感到对“第一哨”初波就做出响应,那么足以有许多别的和地震无关的震动,比如在它附近跺脚,能引起它的反应,从而让人误把许多不是地震的震动也当成是地震。但如果要让候风地动仪保持一定的“迟钝”性,它又有可能无法“感觉”到地震的初波,直到之后的各种波陆续传来时才被“惊醒”,可是这些迟来的波的震动方向已经完全不能代表震源的方向了。
何况,记录一次地震必须有三个要素:发震时刻,震中位置和震级(地震强度)。候风地动仪只能记录震中方向。几台地动仪“联网”也可测出震中位置;但它却无法记录发震时刻,更无法记录震级。因此,从现代地震学的角度来看,候风地动仪并不能记录地震,不是地震仪,当然也就更不可能是“世界上第一台地震仪”了。

收起

我也一直怀疑是否只是张衡的图纸,并未有实物,因为要做到通过地面的微弱震动把珠子掉进蟾蜍嘴里,这个精度视乎不是非彼时可完成的,即便今日之科技亦非易事。