张衡的地动仪管用吗?

by Yan on 5月 20, 2008

从小我们就知道东汉张衡发明了世界上第一台地震仪,它可以测定地震的方向,即使地震发生在千里之外。

但它真地能用来测定地震发生的方向么?

张衡的地动仪利用了惯性原理,当率先到达的纵波(P 波)来临时,中心的“都柱”会拨动震源方向的机关,让龙头张开。按照我的理解,初始振动是关键,地动仪只有在 P 波初始振动方向与震源反向的假设成立时才管用。

但我看到的资料却表明,P 波可以是膨胀波,也可以是压缩波;初始振动可以指向,也可以背向震中,甚至任何方向。取决于震源的机制,以及地震台站的位置。


1]中给出的一个例子

所以,如果我的理解以及看到的资料准确的话,张衡的地动仪并不能测定地震发生的方向。它只能测定有地震发生,铜珠掉落的时刻,在古代的精确性下,就是地震发生的时间了。

希望有地震方面的专业人士帮我解惑。

但是,即使候风地动仪确实不能测定方向,只能测定地震的发生,考虑到它发明的年代,依旧不可否认它是中国古代一重要发明。也不可否认它是一台地震仪,虽然比较初级。:)

关于它的历史,以及后世复制它的努力特别有意思。《后汉书·张衡传》的记载:

  “阳嘉元年,复造候风地动仪,以精铜铸成。员径八尺,合盖隆起,形似酒尊,饰以篆文山龟鸟兽之形。中有都柱,旁行八道,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,覆盖周密无际。如有地动,尊则振,龙机发,吐丸而蟾蜍衔之,振声激扬,伺者因此觉知。虽一龙发机,而七首不动,寻其方向,乃知震之所在。验之以事,合契若神。自书典所记,未之有也。尝一龙机发,而地不觉动,京师学者咸怪其无征,后数日驿至,果地震陇西,于是皆服其妙。自此以后,乃令史官记地动所从方起。”


英国学者米尔恩根据文献记录复原的“候风地动仪”


日本学者服部一三根据文献记录复原的“候风地动仪”


中国学者王振铎根据文献记录复原的“候风地动仪”


地震局冯锐的“候风地动仪”复原模型

冯锐模型与王振铎模型不同之处在于:一、“都柱”是悬垂摆而不是倒立摆;二、蛤蟆由面向樽体改为背向樽体并充当仪器的脚。

链接:
百度百科:地动仪候风地动仪
维客:震源机制
松鼠会:候风地动仪真能记录地震吗?

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