地动仪原理，张衡发明地动仪的原理是什么
- 2023-05-01 19:31:20
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张衡发明的地动仪是什么原理现在为什么被移出教科书
张衡是南阳郡西鄂县（今河南省南阳市城北）人，生于东汉章帝建初三年（78），卒于顺帝永和四年（139），是我国古代一位伟大的科学家。
他好学深思，肯于刻苦钻研。他的好友崔瑗说他研究学问的态度就像大江里的水一样，日夜奔流，片刻不停。
他有广博的学识和多方面的才能，对文学、哲学、地理、机械制造等都有研究，特别精通天文、历算。
张衡又创制了地动仪，这是世界上第一部测定地震的仪器。
它也是用铜铸成，圆径八尺，顶上有凸起的盖子，像个大酒樽；
内部有个铜柱，叫作“都柱”，连着八个方向的机械，外面有八个龙头，按东、南、西、北、东北、东南、西北、西南八个方向排列着。
每个龙嘴里衔着一枚铜球，下面蹲着一个铜制蛤蟆，向上张着嘴巴。哪个方向发生地震，那个方向的龙嘴就吐出铜球，落在蛤蟆嘴里，发出清脆的声音。
看守仪器的人就能知道地震的日期和方向，把它记录下来。
这架仪器测定很准确，有一次，西方龙嘴里的铜球忽然落了下来，而洛阳的人并未感到地动，可是没过几天，甘肃来人报告，说那里发生了地震。
这架精巧的仪器是132年发明的，比欧洲创造的地震仪要早一千七百多年。
至于为什么被移出教科书原因是很多的。
尽管张衡所发明的地动仪比意大利人发明的地震仪整整早了1700多年。
1.但现代也有很多学者对此进行了质疑，原因在于张衡所发明的地动仪无法记录实际的地震层级以及地理位置，因此在严格意义上说，张衡地动仪是无法准确测量地震的。
2.此外，对于地动仪的认知都源于很历史教科书上的那副插图上看到的。
这个地动仪如同一个木桶形状，且八个方位分别对应着张嘴的蟾蜍和龙。不少人都将其视为是地动仪的真实版本，认为这便是保存下来的地动仪文物。
然而后来经过考证，这不过是一件构想出来的地动仪。而对于前面所说学者们对地动仪的质疑，认为这个地动仪并没有预测出历史上大的地震，如汶川大地震、唐山大地震等几次大灾难。
实际上，这个复原的地动仪是中国博物馆学家兼古代科技史学家王振铎先生根据史书中记载而做出来的模型，而且近年来，已经被证明这个地动仪的模型从外形到原理，均是不符的。
于是为了不再误导对学生的教育，故而才将张衡地动仪的这张照片从教科书删掉了。
但是不管怎么说，地动仪是一项很了不起的发明，在那个生产力落后的年代能有这种奇思妙想，可见古人的智慧是我们不断学习进步的财富。
地动仪怎么使用
中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器──地动仪。这架仪器是铜铸的，形状像一个酒坛，四周铸着八条龙，龙头对着东、南、西、北、东南、西南、东北、西北8个方向。龙嘴是活动的，都衔着一颗小铜球。每一个龙头下面，又放了一个张大了嘴的铜蛤蟆。要是哪个方向发生了地震，正好对着这个方向的龙嘴会自动张开，铜球恰好落在铜蛤蟆嘴里。地动仪制成后，安置在当时的京都洛阳。在公元138年的一天，洛阳和往常一样，周围并没有什么动静，但正对西方的龙嘴突然张开，铜球落了下来，说明洛阳的西方发生了地震。可是洛阳人却没有感觉到，一些学者和官僚们纷纷议论，有的人还讥笑张衡的地动仪不灵。过了几天，陇西（现在的甘肃省西南部）有人来报告，那一天当地发生了地震，大家才赞叹地动仪真是灵敏、准确。张衡发明的地动仪，开创了人类使用科学仪器测报地震的历史。长期以来，中外科学家一直给予极高的评价，认为它是利用惯性原理设计制成的，能探测地震波的主冲方向。在科学技术还很落后的2世纪初能做到这一点，确实是难能可贵的。它比欧洲创造的类似地震仪，早了1700多年。
地动仪资料
地动仪是中国东汉科学家张衡创造的一传世杰作。张衡所处的东汉时代，地震比较频繁。张衡对地震有不少亲身体验，为了掌握全国地震动态，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，这也是世界上的第一架地动仪。
地动仪的造型
据《后汉书．张衡传》记载，地动仪“以精铜铸成，圆径八尺”，“形似酒樽”，上有隆起的圆盖，仪器的外表刻有篆文以及山、龟、鸟、兽等图形。仪器的内部中央立着一根铜质“都柱”，柱旁有八条通道，成为“八道”。道中安有“牙机”。仪体外部周围铸有八条龙，头朝下，尾朝上，按东、南、西、北、东南、东北、西南、西北八个方向布列。龙头和内部通道中的发动机关相连，每个龙头嘴里都衔有一个铜球。对着龙头，八个蟾蜍蹲在地上，个个昂头张嘴，准备承接铜球。
原理
当某个地方发生地震时，地动仪内部的“都柱”就发生倾斜，触动牙机，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，人们就知道哪个方位发生地震。
世界上最早的一地动仪，不同复原模型了解这件古验证器的设计原理
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。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。那么，地动仪的内部结构究竟什么样子呢？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。具体说来，都柱就是倒立于仪体中央的一根铜柱，八道围绕都柱架设。都柱竖直站立，重心高，一有地动，就失去平衡，倒入八道中的一道。
八道中装有杠杆，叫做牙机。杠杆穿过仪体，连接龙头上颌。都柱倾入道中以后，推动杠杆，使龙头上颌抬起，将铜丸吐出，起到报警作用。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。
张衡发明地动仪的原理是什么
据史书记载，张衡的地动仪是根据天文学原理设计的。它的基本原理是利用地球自转时地球上的惯性转向现象，即地球自转时趋向于惯性不变的方向上运动。
地动仪的设计是基于五行中的相生相克关系，张衡根据这种理论设计了一个圆形的仪器，仪器的底部有一块长方形的铜板，中央有一只龙，四周各有一个方位，东面为青龙，西面为白虎，南面为朱雀，北面为玄武。铜板下方挂着八枚球，代表八个方位。当地震发生时，龙口朝向震中，因地球的震动而摆动，导致铜球从龙口中滚出，滚到相应的方位停住，以确定发生地震的方向。
地动仪虽然不能精确地检测地震，但这种设计显示了张衡对于天文学和地理学的深刻理解和对于工程实践的实践能力。它在中国地震学史上堪称里程碑，是世界上最古老的地震预警工具之一。
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