地动仪的作用(地动仪的作用和意义)

<h2>地动仪有什么作用

地动仪在地震后可以测量地震的大致方位。

地动仪是中国古汉族科学家创作的传世杰作，由东汉时期的天文学家张衡发明。 张衡所在的东汉时期地震频繁。 张衡对地震有很多体验。 为了掌握全国地震的动态，他经过多年的研究，终于在阳嘉元年(公元132年)发明了候选风地动仪。 这也是世界上第一个地动仪。

<h2>地动仪有用吗？

地震是破坏性很大的地质灾害。 我国东汉时期有一位名叫张衡的学者，据说发明了“地动仪”的机器叫――，可以判定地震的发生位置。 (由于古代没有电话和遥感卫星，这种仪器在及时救灾中看起来还很实用。 )那么，张衡的地动仪真的有效吗？

我们可以从力学上分析这件事。

我们知道张衡时代的机器是机器设备。 当时还没有电子设备，没有传感器，没有模拟电路，没有数字电路。 唯一有的是青铜器。 那么，张衡在公元134年前制作的地动仪的核心部件是青铜圆柱――，根据《后汉书》的语焉不详的记载，可以判断出这种圆柱有以下三种不同的可能性

( a )上端自由、下端固定

( b )下端自由、上端固定

)上端和下端都是自由的，没有固定

三种不同的圆柱体放置方法

地震发生之前，这个圆柱会向某个方向倒下，碰到那个方向的龙吐出珠子，被下面的蛤蟆接住。

因此，从力学原理来看，这个圆柱在地震发生时倒下，这利用了被称为“共振”的物理原理。

共鸣是指铜柱的固有振动频率(每个固体都有固有振动频率，所有的桥都有固有振动频率。 军队在桥上行走的频率与桥的固有振动频率相同的话就共振) )与地震到来之前发射的次声波(频率小于20赫兹的声波)的频率非常接近，铜柱从地震的次声波中吸收能量，产生共振，铜柱的振幅变大的话就立即崩溃

因共振而倒塌的大桥

那么，问题是，铜柱子应该朝哪个方向倒塌呢？

中国地震台网冯锐等人的实验表明，铜柱倒塌方向是随机的，不一定会朝地震发生的方向倒塌。

因此，可以说张衡的“地动仪”是利用“共振”原理工作的。 (地震前次声波传播速度快，在地震纵波和横波传来之前次声波会提前一步到达事发地点，因此该地动仪有预测地震发生方位的作用)，但该地动仪无法判定地震发生方位。

用共鸣来阐释生活现象，从东汉到晋朝，成为当时学术界的主流思想之一。 晋朝学者张华曾在他的书《博物志》中描述过现象。 当时，一些老百姓家的铜盘子每天早晚都会发出自己不可思议的颤抖嗡嗡声。 张华解释说，这是因为铜面盘的固有频率与皇宫早晚两次敲钟的频率一致，产生了共振。

因此，张衡的地动仪，也可以用张华的理论来解释。

由于张衡的地动仪已经失传，现在我们能看到的地动仪模型都是后人根据史籍复原的。 其中目前最常见的旧模型，即1951年的王振铎模型，近年来从外形到原理都被证明是错误的。 另一个模型由中国地震局冯锐( 2005年)提出，即“都柱”是悬垂钟摆，钟摆下有一个小球，球在“米”字形滑道交汇处( 《后汉书张衡传》 )。 除了小球击中控制龙口的机关外，冯锐模型还将蟾蜍从面向桶体改为背对桶体用作机器脚。 该模型通过仿真表明，上述第二种情况下圆柱体灵敏度较高，地震发生时响应良好，但无法感知地震发生的方位。 实验结果与历史记录(张衡地动器预测陇西地震)部分一致。

冯锐等人再现的张衡地动仪模型

因此，预测地震方位需要更先进的仪器设备，这是东汉时期张衡不可能完成的任务。

作者：蝌蚪君