我国汉朝的科学家张衡,在公元132年就制成了世界上最早的“地震仪”——地动仪。
这架仪器是铜铸的,形状像一个酒樽,四周有八个龙头,龙头对着东、南、西、北、东南、西南、东北、西北八个方向。龙嘴是活动的,各自都衔着一颗小铜球,每一个龙头下面,有一个张大了嘴的铜蛤蟆,仪器的内部中央有一根铜质“悬垂摆”,柱旁有八条通道,称为“八道,还有巧妙的机关。当某个地方发生地震时,悬垂摆拨动小球通过“八道”,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。
经过公元134年的甘肃西南部的地震试验,完全证实了它检测地震的准确性。它比欧洲创造的类似的地震仪早了1700多年。可惜的是东汉地动仪早已失传,现在我们看到的地动仪都是后人根据史籍复原的。
由于地动仪只是记录了地震的大致方向,而非记录地震波,所以相当于是验震器,而非真正意义上的地震仪。
东汉时期(公元132年) 张衡地动仪
张衡的地动仪,铁质的
候风地动仪是世界上第一架测验地震的仪器。
中国东汉时期的科学家张衡发明于汉顺帝阳嘉元年(公元132年),《后汉书·张衡传》详细记载了张衡的这一发明。
候风地动仪用精铜制作而成,员径八尺,汉八尺约合当今之一米八-九的样子,其外形像一个酒樽。地动仪里面有精巧的结构,主要为中间的都柱和它周围的八套牙机装置。候风装置候风摆的周围与8组牙机机械装置之一部关相互靠近。此处为底座上的沟槽,叫八道。
工作原理是侯风摆运动到关的位置触发牙机。就是记载的“施关发机”施读音易四声。再机发吐丸。在樽的外面相应地设置8个龙首,口含小铜丸,每个龙头下面都有一只蟾蜍张口向上。如果有地震被检测,都柱之内侯风摆则轻微摆动,此即可触发牙机。
使相应的龙口张开,小铜珠即落入蟾蜍口中,由此便可知道地震发生的时间和方向。牙机的触发需求小到可以在地震波第一时间运作,称为合契若神。
牙机是由一对杠杆构成。水平杠杆负责龙口开合,直立的负责牙机触发。由于牙机立杆和侯风摆的位置关系,由关连接。关就是牙机立杆的一部分。关注道内水平状,几乎挨到侯风摆之上,距离之近不到一毫米。这是候风地动仪得以成功的关键。
此外,张衡还设计了一套机械反馈装置,叫“巧制”。这套设计利用反馈的办法,阻止了候风部件的连续摆动。巧制设计比西方出现机械反馈设计早很多年。
扩展资料
具体制作方法和工作原理是:在选定的位置深埋入地一根大柱,像远古人们建房时的草房的中心柱,这个柱子用来感应来自地层的地震波。为了避免地面环境对“都柱”的影响。
在适当的深度把柱周围掏空,或者先掘土井,然后将大柱埋入压实,距离地面相当距离使柱体与井壁分离,避免来自地面影响对“都柱”的干扰。柱顶收缩为一个有凹面或空心管的顶端。
顶端凹面或空心管上置一铜球,铜球直径和顶端凹面或空心管直径可以根据灵敏度需要制定,这就克服了“倒立柱”制作中摩擦系数的难题。都柱顶端放置铜球,犹如旗杆顶端的装饰圆球。
在“都柱”开始收缩处,按东、南、西、北、东南、西北、西南、东北八个方向伸出八条轨道。当埋入地下的“都柱”感受到地震波在地层中传播时,会使都柱产生相应的位移。
都柱受力位移,位于都柱顶端的铜球中心偏离重心,向力量来源相反方向脱落,都柱四旁八条伸向不同方向的轨道之一承接并导引向相应方位,触动龙口机关,龙口所含铜珠吐出,从而判定地震来源方向。
参考资料:百度百科-候风地动仪
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