候风地动仪简介候风地动仪原理候风地动仪是什么样的?


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候风地动仪简介
候风地动仪是世界上第一架测验地震的仪器 。由中国东汉时期的科学家张衡发明于汉顺帝阳嘉元年(公元132年) , 《后汉书·张衡传》详细记载了张衡的这一发明 。
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候风地动仪用精铜制作而成 , 员径八尺 , 汉八尺约合当今之一米八-九的样子 , 其外形像一个酒樽 。地动仪里面有精巧的结构 , 主要为中间的都柱和它周围的八套牙机装置 。
候风装置候风摆的周围与8组牙机机械装置之一部关相互靠近 。此处为底座上的沟槽 , 叫八道 。
【候风地动仪简介候风地动仪原理候风地动仪是什么样的?】候风地动仪原理是什么?
候风地动仪工作原理是侯风摆运动到关的位置触发牙机 。就是记载的“施关发机”施读音易四声 。再机发吐丸 。
在樽的外面相应地设置8个龙首 , 口含小铜丸 , 每个龙头下面都有一只蟾蜍张口向上 。如果有地震被检测 , 都柱之内侯风摆则轻微摆动 , 此即可触发牙机 。
相应的龙口张开 , 小铜珠即落入蟾蜍口中 , 由此便可知道地震发生的时间和方向 。牙机的触发需求小到可以在地震波第一时间运作 , 称为合契若神 。
牙机是由一对杠杆构成 。水平杠杆负责龙口开合 , 直立的负责牙机触发 。由于牙机立杆和侯风摆的位置关系 , 由关连接 。
关就是牙机立杆的一部分 。关注道内水平状 , 几乎挨到侯风摆之上 , 距离之近不到一毫米 。这是候风地动仪得以成功的关键 。
此外 , 张衡还设计了一套机械反馈装置 , 叫“巧制” 。这套设计利用反馈的办法 , 阻止了候风部件的连续摆动 。巧制设计比西方出现机械反馈设计早很多年 。
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候风地动仪是什么样的?
关于地动仪的结构 , 目前流行的有两个版本: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(见上图) 。该模型经模拟测试 , 结果与历史记载吻合 。
这两个模型的基本理论都是错误的 。张衡地动仪的工作原理是以古代“候气”的理论 , 即“葭灰占律”的方式 , 所以称为“候风地动仪” 。
张衡地动仪的工作原理不能用现代知识去诠释 , 更不能只关注它的尊体 。“都”即固定 , 是针对远古逐水草而居所言 , “都柱”即固定的柱 , 用来感受来自地下的地震波 , 张衡用“候气”的原理把这种“波”定义为“风” , 所以称它为“候风地动仪” 。
“候” , 如果是读过包括《后汉书律历志》在内的古代文献 , 完全能够理解“候”在这里的含义 。其具体制作方法和工作原理是:在选定的位置深埋入地一根大柱 , 像远古人们建房时的草房的中心柱 , 这个柱子用来感应来自地层的地震波 。
为了避免地面环境对“都柱”的影响 , 在适当的深度把柱周围掏空 , 或者先掘土井 , 然后将大柱埋入压实 , 距离地面相当距离使柱体与井壁分离 , 避免来自地面影响对“都柱”的干扰 。
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柱顶收缩为一个有凹面或空心管的顶端 。顶端凹面或空心管上置一铜球 , 铜球直径和顶端凹面或空心管直径可以根据灵敏度需要制定 , 这就克服了“倒立柱”制作中摩擦系数的难题 。
都柱顶端放置铜球 , 犹如旗杆顶端的装饰圆球 。在“都柱”开始收缩处 , 按东、南、西、北、东南、西北、西南、东北八个方向伸出八条轨道 。
当埋入地下的“都柱”感受到地震波在地层中传播时 , 会使都柱产生相应的位移 。都柱受力位移 , 位于都柱顶端的铜球中心偏离重心 , 向力量来源相反方向脱落 , 都柱四旁八条伸向不同方向的轨道之一承接并导引向相应方位 , 触动龙口机关 , 龙口所含铜珠吐出 , 从而判定地震来源方向 。

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