张衡的地动仪管用吗？

Yan — Tue, 20 May 2008 19:53:07 -0700

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？

地震