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见微知著:地动仪的制作方法

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发表于 2019-8-30 14:35 | 显示全部楼层 |阅读模式
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世界最早地震仪是张衡发明的。地震仪是铜铸的,形状像一个酒樽,四周有八个龙头,龙头对着东、南、西、北、东南、西南、东北、西北八个方向。龙嘴是活动的,各自都衔着一颗小铜球,每一个龙头下面,有一个张大了嘴的铜蛤蟆,仪器的内部中央有一根铜质"悬垂摆",柱旁有八条通道,称为"八道,还有巧妙的机关。经过公元134年的甘肃西南部的地震试验,完全证实了它检测地震的准确性。它比欧洲创造的类似的地震仪早了1700多年。可惜的是东汉地动仪早已失传,我们看到的地动仪都是后人根据史籍复原的。
      地动仪复原研究一百多年来都没有复原出令人满意的张衡地动仪模型来,以往各种复原模型主要有三大问题,一是不能符合历史记载的结构,二是不能符合历史记载的检测地震的效果,三是利用现代的技术复原的地动仪。
     我从生活中发现张衡所做的地动仪也许没有那么难实现,【晋】袁宏(328年-376年)的《后汉纪·顺帝纪》记载候风地动仪:

"衡作地动仪,以铜为器,圆径八尺,形似酒樽,合盖充隆,饰以山龟鸟兽。樽中有都柱,傍行八道,施关发机;外有八方兆龙,首衔铜丸,蟾蜍承之。其牙机巧制,皆隐樽中,张讫,覆之以盖,周密无际,若一体焉。地动摇樽,所从来龙机发则吐丸,蟾蜍张口受之。丸声震扬,伺音觉知,即有龙机,其余七首不发,则知地震所起从来也。合契若神,自此之后,地动史官注记,记所从方起。来观之者,莫不服其奇。"
     详细的描述了地动仪的制作方法与工作原理,至于为什么现在的人们复原不出地动仪,其实是跟古代的一些消失了的装置有关,我先来说一说我发现的一个小装置,我过去在农村的一些木头大门上见过一个防盗门栓,不知道你们有没有人见过,那个门栓上有几个棘齿,同时有一个可以上下活动带坡口的木条,这个样子当这个门栓插住两扇大门的时候,因为门栓上的棘齿和带坡口的木条共同作用,使这个门栓在门的外边是拨不开的,如果没有棘齿和那个木条,这个门栓在门外边是可以拨开的,我之所以解释这个防盗门栓,是因为我觉得它是地动仪中相当重要的一个部件,
     樽中有都柱,傍行八道,施关发机;外有八方兆龙,首衔铜丸,蟾蜍承之。其牙机巧制,皆隐樽中,这几句话把地动仪的重要组成部分都说到了,就看我们怎么理解了。中有都柱我的理解就是地动仪的中间有一个大而重的柱子,并且一定是悬挂着的,傍行八道我的理解是都柱的旁边有八道可以内外活动的像门栓一样的物体,并且这八道上有棘齿,而地动仪的外壳会有一个棘爪一样的机关。施关发机的施关就是当门栓向地动仪外边移动的时候,地动仪外壳上的棘爪阻止门栓地动仪的内部移动,这一动作我理解为施关。发机的解释是龙嘴的下颚是可以活动,并且是杠杆的,而门栓在地动仪的外边有一个豁口,这个豁口在地震前是卡住这个杠杆的,但是地震时门栓会向地动仪外边移动,这个时候就会放开这个杠杆,龙珠就会掉落。牙机巧制的牙机我是这样理解的,很通俗,我们的牙齿是来做什么的,是来咬东西的,在这里一样,这个牙机就是来咬东西的,不过它咬的是都柱,这个牙机同样是跟这个门栓连接在一起的,总的动作这样解释,当地震来的时候,地动仪的外壳带动门栓向都柱靠近,因为都柱重量的原因,这个时候都柱不会摆动,{悬挂的都柱是惯性摆动,所以当地震的第一波横波到来时都柱是不会摆动的}而门栓碰到都柱,都柱不动,门栓只能向地动仪外边移动,门栓外边的豁口释放杠杆,而棘爪阻止门栓向地动仪内部移动,同时因为门栓向地动仪移动的同时会带动牙机,牙机动作咬住都柱,防止都柱摆动,以免造成反方向龙珠掉落。以上是我根据我掌握的知识对张衡地动仪制作方法的理解。
发表于 2019-9-1 12:15 | 显示全部楼层

点评

这个也只能算臆想的模型,相信花了不少钱。。  详情 回复 发表于 2019-9-2 11:37
发表于 2019-9-2 11:35 | 显示全部楼层
靠简单机械结构来测定上千里之外的地震,犹如靠四则运算解决哥德巴赫猜想。。要是多读几本古代笔记小说,这类“发明”多了去。。
发表于 2019-9-2 11:37 | 显示全部楼层
joeng4-楊暘 发表于 2019-9-1 12:15
地动仪倒是有:http://news.ceic.ac.cn/zhangheng.html

这个也只能算臆想的模型,相信花了不少钱。。

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