地动仪原理 地动仪 地动仪-基本简介,地动仪-基本原理

地动仪是汉代科学家张衡制作的测量地震的仪器,地动仪由精铜铸成,外表刻有篆文以及山、龟、鸟、兽等图形。仪器内部中央立着一根铜质都柱;仪体外部周围铸着八条龙,按东,南,西,北,东南,东北,西南,西北八个方向布列。龙头和内部信道中的发动机关相连,每个龙头嘴里衔有一粒小铜珠。地上对准龙嘴处,蹲着八个铜蟾蜍,昂着头,张着嘴。当某处发生地震,都柱便倒向那一方,触动牙机,使发生地震方向的龙张嘴吐出铜珠,落到铜蟾蜍嘴里,发出“当啷”声响,人们就知道哪个方向发生地震。

地动仪的发明者_地动仪 -基本简介


地动仪

地动仪是汉代科学家张衡的又一传世杰作。在张衡所处的东汉时代,地震比较频繁。据《后汉书・五行志》记载,自和帝永元四年(公元92年)到安帝延光四年(公元125年)的三十多年间,共发生了二十六次大的地震。地震区有时大到几十个郡,引起地裂山崩、江河泛滥、房屋倒塌,造成了巨大的损失。张衡对地震有不少亲自体验。为了把握全国地震动态,他经过长年研究,终于在阳嘉元年(公元132年)发明了候风地动仪――世界上第一架地震仪。在通讯不发达的古代,地震后,为人们及时知道发生地震和肯定地震大体地位有一定的作用。

地动仪原理 地动仪 地动仪-基本简介,地动仪-基本原理

地动仪的发明者_地动仪 -基本原理

关于地动仪的结构,流行的有两个版本:王振铎模型(1951年),即“都柱”是一个类似倒置酒瓶状的圆柱体,控制龙口的机关在“都柱”周围。这一种模型最近已被基本否定。另一种模型由地震局冯锐(2005年)提出,即“都柱”是悬垂摆,摆下方有一个小球,球位于“米”字形滑道交汇处(即《后汉书・张衡传》中所说的“关”),地震时,“都柱”拨动小球,小球击发控制龙口的机关,使龙口张开。另外,冯锐模型还把蛤蟆由面向樽体改为背向樽体并充当仪器的脚。该模型经模拟测试,结果与历史记载吻合。

地动仪的发明者_地动仪 -原理考证


地动仪原理图

据学者们考证,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。同时张衡对地震波的传播和方向性也一定有所了解,这些成就在当时来说是十分了不起的,而欧洲直到1880年,才制成与此类似的仪器,比起张衡的发明足足晚了一千七百多年。地动仪的内部结构有不少学者对此作过探讨。早在南北朝时,北齐信都芳撰《器准》,隋初临孝恭作《地动铜仪经》,都对之有所记述,并传有它的图式和制作方法。可惜的是唐代以后,二书均失传。今人的研究则以王振铎之说影响最大。王振铎根据前人的猜测,讨论了地动仪内部可能有的各种结构,最后推断都柱的工作原理与近代地震仪中倒立式震摆相仿。例如一颗珠子放在平台上,如果将哪方稍微往下一按,珠于就向哪方滚动。又如我们点亮一支蜡烛,将它放在一张不平的桌子上,它总会向低的一方倒。地动仪就是根据这些简单的原理设计的。地动可以传到很远的地方,只不过太远了人就感觉不到了,但地动仪能准确地测到。但是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。

地动仪的发明者_地动仪 -观测实例

汉顺帝阳嘉三年十一月壬寅

公元134年12月13日,地动仪的一个龙机忽然发动,吐出了铜球,掉进了那个蟾蜍的嘴里。当时在京师(洛阳)的人们却涓滴没有感觉到地震的迹象,于是有人开始谈论纷纭,责备地动仪不灵验。没过几天,陇西(今甘肃省天水地域)有人快马来报,证明那里前几天确切发生了地震,于是人们开始对张衡的高明技术极为佩服。陇西距洛阳有一千多里,地动仪标示无误,解释它的测震敏锐度是比较高的。

地动仪的发明者_地动仪 -历史真实性

史料记载不是孤证

范晔撰《后汉书》其中的《张衡传》196个字一直是介绍地动仪的经典依据。不过对于重大事件的认定,学界有“孤证不立”的约定俗成。新的研究中,在发掘和扩展历史典籍上取得了一些进展:从东汉末年至范书之前的320余年间,东汉史书共有13部,迄今有幸留下的完整或不完整的史书共9部,其中另外记有地动仪文字的是西晋司马彪公元306年的《续汉书》,东晋袁宏376年的《后汉纪》以及范晔《后汉书・顺帝纪》。与范书相比,《续汉书》的时间提早了140年,文字量增加到238个字。相比之下,技术内容更加准确和丰富的是《后汉纪》,还不是大家常引用的《后汉书・张衡传》。这些文字分布在国家图书馆的最早的7份善本里1。后来,又在南北朝(陈)虞荔(-561年)的《鼎录》中发现了有关地动仪的16个字。上述共254个汉字,是祖先留下的珍宝,也是新版地动仪复原研究的史料依据。

考古结果有旁证


1975年灵台考古发掘灵台遗迹的平面图张衡地动仪置于京师洛阳城南2里的灵台进行观测。中国社会科学院考古所于1975年对灵台地基进行了考古发掘,又对测震的地质条件做了3次现场踏勘。地动仪置放在灵台西侧的第二层平台的两间观测室的北间,室内长10m宽2.2m,高出地面2m,该房间的地面处理很特殊,是灵台唯一的铺设了两层2x2汉尺大方砖的地面,属稳定承载地动仪所需。高台状的地基对地震波有结构性放大作用,加速度可能接近1gal,对测震十分有利;房间宽度不到九汉尺,仅容“圆径八尺”的地动仪,故蟾蜍只能为器足;根据对台基土样的分析,可推算出地动仪的总重仅为几吨重。此外,史书还清楚地记载下来,灵台的编制共42人,实施6项观测:“十四人候星,二人候日,三人候风,十二人候气”。不知道“候风地动仪”的项目是否属于三位“候风”者之责,抑或兼顾的任务。史载仪器“形似酒尊,其盖穹隆,饰以篆文、山龟鸟兽之形,下有蟾蜍承之。”中国自1962年后出土了几十件汉代酒尊,有的还镌刻着“酒尊”二字的铭文,故其基本形制在1991年以后已经定论。共分三种类型,其中的温酒樽11件恰恰都具有穹隆状顶盖、下有器足承托、表面有山龟鸟兽的纹饰,几乎活脱脱地展现出了史书对张衡地动仪的描述。从物理学上看,这种造型上小下大,无需任何改动就已经非常适合于悬垂摆工作了,稳定性也十分好。这说明,史料记载得到了考古发掘和出土文物的支持。《鼎录》中有一段信息令人关注:“张衡制地动图,记之于鼎,沉于西鄂水中。”汉代的西鄂就是张衡的故里(今河南省南阳市卧龙区石桥镇)。铜鼎是否还在,有待今后证实。

地动仪的发明者_地动仪 -历史故事


地动仪历史故事

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。在这个时期,出了一位著名的科学家张衡。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。

地动仪的发明者_地动仪 -历史价值

地动仪的发明旨在检测地震

汉代,地震被认为是苍天对皇帝失当的惩诫和警示。因此地震的发生紧紧地把百姓的安危和政权的稳定连在一起。社会需要一种仪器,能对天地合一的灾异实现神圣的知晓、明示和解脱,为国事占卜凶吉,即所谓“观

  

爱华网本文地址 » http://www.413yy.cn/a/8103370103/75647.html

更多阅读

《地动仪发明者—张衡》读后感 张衡 欧洲 地动仪

最近我读了《地动仪发明者—张衡》这个故事,我觉得张衡是一个很伟大的科学家和发明家,他从小就善于观察,勤于思考,爱问问题,对周围的事物,总要刨根问底,非要弄个水落石出才肯罢休。张衡从小就很有志气,哪怕他父亲去世了后被舅舅接去抚养,但他

对答网友挑战《张衡地动仪》六十 张衡地动仪原理

对答网友挑战《张衡地动仪》(六十) 作者(回复)——孙永义(syyddy)“张衡地动仪复原成功”了吗?佳琦条幅168: 地动仪经过1千多年了 现不少人想复原出来 如1995年4月河南人李志超,1999年5月河南人黄浩华、梁麦旺,2007年9月甘肃人穆晓峰,2011年

阿基米德原理实验的改进 阿基米德原理实验题

阿基米德原理演示实验改进阿基米德原理:浸在液体中的物体所受的浮力,大小等于被物体排开的液体所受的重力,即F浮=G排液在原有演示实验中因为要测量浮力又要测量排开水的重力,比较复杂,并且在测量排开液体的重力

张衡及其浑天仪和地动仪 张衡浑天仪的影响

张衡(公元78~139年),字平子,南阳郡西鄂县(今河南南阳)人,是东汉著名的天文学家。他最主要的成就是著《灵宪》,制浑天仪,造地动仪,在历法方面也有研究。此外,他还是一位机械技术大师,才情高远的大文学家和画家,对后世文化的发展有深远的影响。他

阿基米德原理教学设计 阿基米德原理教案

《阿基米德原理》探究教学案例一、教学目标1、探究物体所受浮力的大小跟哪些因素有关2、理解阿基米德原理的内容3、会用阿基米德原理解决简单的浮力问题二、课前准备

声明:《地动仪原理 地动仪 地动仪-基本简介,地动仪-基本原理》为网友逗比小伙分享!如侵犯到您的合法权益请联系我们删除