张衡发明的地动仪是运用什么原理来测定地震方位的?

如题所述

张衡的地动仪基本上是由两部分组成:一部分是表达惯性运动的摆,(《张衡列传》叫都柱),另一部分是设在摆的周围与仪体相接联的八个方向的八组杠杆机械,两者都装置在一座密闭的铜仪中。都柱是我国古代建筑中心柱的名称,张衡地动仪中的都柱,就是沿用这个定义。由此可知,张衡是受到地震灾害中房倒屋塌的启示,利用不稳定平衡的原理,在仪器中央安装着一根在静止状态下能够直立的柱,如果发生了地震,由于地震波的震动,使都柱产生位移,平衡遭受破坏,就要倾倒下去。由于地震波的纵波转播较快而走在前边,而且又从大地内部传来,所以都柱的基部首先受到纵波的推力而产生和震源方向相对的位移。但在都柱的顶部,还保持在原来的位置。因而造成都柱向着震源方向的倾斜状态,于是就重心偏移,平衡遭受坡坏,都柱便向着震源的方向倒下去。都柱倾倒灵敏度的高低差别,取决于都柱的高和底面直径的比值的大小。此外,以都柱为中心而设置的八组杠杆机械,其用途是在地震时,摆由于本身惯性而与仪体发生相对的位移,失去平衡而倾斜,推开一组杠杆,使这组杠杆与仪体外部相联的龙头吐出铜丸,落入蟾蜍口中,通过击落的声响和落丸的方位来报告地震和记录地震的方向。
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第1个回答  2006-12-12
地动仪用精铜制成,圆经八尺,合盖隆起,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,龙首向下,龙嘴各衔一颗小铜球,与地上仰蹲张嘴的蟾蜍相对。地动仪空腔中央,立一根铜柱,上粗下细。铜柱周围有八根横杆,称为“八道”,各与一龙头相连。铜柱是震摆装置,八道用来控制和传导铜柱运动的方向。在地动仪受到地震波冲击时,铜柱就倒向发生地震的方向,推动同一方向的横杆和龙头,使龙嘴张开,铜球下落到蟾蜍嘴中,并发出响声,以提示人们注意发生了地震及地震的时间和方向。
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。
第2个回答  推荐于2016-12-01
  在中国历史博物馆,摆放着一件,古代的神秘仪器“地动仪”。传说有一天,趴在仪器上的八条巨龙,突然受到大地的振动,龙口内所含铜丸,突然掉落。数日后快马来报,龙头所指方向,天崩地裂。然而,这个流传了1800年的神奇传说,却遭到现代科技界的质疑。

  公元138年,陇西大地。一骑快马在路上飞奔。突然,天空电闪雷鸣,大地剧烈震颤,紧接着房倒屋塌伤者惨嚎,死者尸横遍地,悲恸天地。

  张衡缓步走向地动仪,仪中有异响,片刻一珠从龙嘴出,下坠入蛙口。张衡惊觉,蜡烛微跳,茶水不动,旁观众人互相对望。张衡从蛙口中取出龙珠,眉头紧皱。

  马上人汗流浃背,身背公文疾驰而过,直奔都城洛阳。

  这是世界上第一部架设在世界各地,可进行台网观测的地震仪器。它是由现代地震学之父,英国人米尔恩于公元1894年制造的。

  但是这部制造于中国东汉时期,公元132年,人类历史上最早,可以感应地震的仪器。竟不可思议的比世界同类技术提前了1700多年。创造这一科学奇迹的人,是中国天才的科学家张衡。

  然而历史也有遗憾。自从公元132年张衡造出了地动仪,仅在公元138年记录了一次陇西地震后,“地动仪”就仿佛一阵烟尘般,消失在历史的深壑。据史学家推算在西晋末年。不知什么原因“地动仪”彻底消失无踪了。

  对地动仪存在的记录仅见于西晋文人范晔所著《后汉书,张衡传》中,张衡地动仪成为千古不解的迷团。

  公元1951年,考古学家王振铎历经数年,考证研究终于复原并制造的“张衡地动仪”模型,为我们提供了一个直面中国古代科技文明的窗口。在教育、科技、文化领域里,张衡的辉煌就等同于中国的辉煌,冲击着每一个人,也震撼了世界。于是数以亿计的中国人,便毫不犹豫的把这一模型认定为1800年前张衡亲手制造的。

  地震学家冯锐从事地震研究四十年,在他的书架上,有一本书《张衡科学与宗教》,是奥地利学者雷利伯所写。书中惊世骇俗的言论,令中国人根本无法接受。

  冯锐:这个人的观点就是说比较尖锐了,他忽然谈到这个问题,就是说张衡这个地动仪,中国人把它视为国宝、视为国粹,说在中国的历史博物馆还有这个东西,可是它是不科学的。

  冯锐:我的眼睛就说怎么回事,说是不科学的,说这个仪器是不能科学的工作,而且它失传,是因为它不科学,所以它失传,再进一步说,因此它失传了,所以张衡地动仪也没给后人任何启发、思想作用什么都没有,因此后来意大利、法国,这个后来发展的地动仪器跟张衡无关系,因此在历史上有张衡没张衡,历史是一样的,时光流转,1800年转瞬即逝。历年来在河南地区的遗迹发掘中,也从未找到张衡地动仪的蛛丝马迹,甚至连支言片语的信息也没有。

  冯锐:而且还谈到,就是说这个中国人把这个张衡看成国粹,完完全全是一种民族的想往,不是一种完美的现实。这句话我觉得真是很让我吓一跳,因为他的观点太尖锐、太犀利了,我们知道,张衡地动仪的的确确鼓舞教育了几代中国人,在中国人心里,他的科学性,和真实存在性都是不容置疑的。但是这来自国外无情的质疑竟然有理有据,言之咄咄。令人一时竟不知如何应对。这对每一个中国人来说,都仿佛是一个难以接受和容忍的侮辱。本回答被提问者采纳
第3个回答  2006-12-19
候风地动仪,又称地动仪,制成于阳嘉元年(公元132年),是世界上第一台观测和报告地震的仪器。根据《后汉书》中的记载,地动仪是用精铜铸成,像一个卵形的酒樽,直径有8尺。仪体外铸有“山龟鸟兽”,象征地上的山峦和天上的青龙、白虎、朱雀、玄武等二十八宿。体外八方刻有八卦篆文,表示八方之气。体外附有八条龙,龙首各朝八方,象征阳;八只蟾蜍抬首张口居龙首之下,象征阴。由此构成了阴阳、上下、动静的辩证关系。仪体内有一根高且细的铜柱,称为“都柱”。都柱在仪体内居于顶天立地的位置,是按古代天柱之说设计的。都柱旁有八组滑道,滑道通过杠杆连接龙头,龙头嘴内含有铜球。地震时,倾斜的都柱倒向地震方向的滑道,倒到尽头推动杠杆,通过杠杆作用引发一个像擎机一样的牙机,龙首打开,铜球落入下面的蟾蜍口中,发出“当”的一声响。司仪之人根据落球的方位,便可报告地震发生的方向。这台仪器构思巧妙,制作精密,据史书记载“验之以事,合契若神”。不仅可以测出近距离的、人们可以感觉得到的地震,还可测出发生的数千里之外的地震!

参考资料:课外书

第4个回答  2006-12-09
关于这架仪器,《后汉书》中记载:“地动仪以精铜制成,圆径八尺,合盖隆起,形似酒尊。”(酒尊就是酒坛。)里面有精巧的结构,主要是中间的“都柱”(类似惯性运动的摆)和它周围的“八道”(装置在摆的周围和仪体相接联的八个方向的八组杠杆机械),外面相应设置八条龙,盘踞在八个方位上。每个龙头的嘴中含有一个小铜球,每个龙头下面都有一只蟾蜍张口向上。如果什么地方发生了比较强的地震,传来地震的震波,“都柱”偏侧触动龙头的杠杆,使处在那个方位的龙嘴张开,铜球当啷一声掉在下面的蟾蜍口里。这样,观测人员根据铜球“振声激扬”而知道在什么时间什么方位发生了地震。地动仪制成以后,安置在洛阳,并且观测到了永和三年(公元138年)陇西发生的一次六级以上的地震,开创了人类使用科学仪器观测地震的历史。
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