地震仪是谁发明的(地震仪的发明原理)

在小时候的语文课本中，有这样一篇课文《数星星的孩子》，讲述了童年时的张衡在数星星时发现了星星不是像奶奶说的乱动，而是在有规律地动。说起张衡，首先让大家想到的是他的地动仪，相当于张衡的代名词，但是关于地动仪，你真的知道它的原理吗？

地动仪是中国一代传世杰作，也是世界上的第一架测量地震地动仪，比西方第一台地震仪(由意大利人路吉·帕米里制造于1856年)早了1700多年，不过地动仪绝不是地震预测仪。它只有在地震发生之后才起作用，地动仪有八个方位，每个方位上均有口含龙珠的龙头，在每条龙头的下方都有一只蟾蜍与其对应。任何一方如有地震发生，该方向龙口所含龙珠即落入蟾蜍口中，由此便可测出发生地震的方向，但是其中原理并没那么简单。

据后来科学家解释，张衡对地震波的传播和方向性一定有所了解，并且在当时竟然已经懂得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。这些成就在当时来说是十分了不起的。再说地动仪，我们知道地震时地动可以传到很远的地方，只不过太远了人就感觉不到了，但地动仪能准确地测到。就像我们点亮一支蜡烛，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。但是中国科学家认定地动仪的工作原理应该是“悬垂摆原理”，即地动仪是利用了一根悬挂柱体的惯性来验震的，而非当今历史教科书所说的在仪器底部简单地竖立一根直立杆。“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。而如今则以王振铎之研究影响最大。

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，其实跟蜡烛的原理一样。

难以想象，古人的智慧，真的无法估量！