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张衡发明地动仪的故事

公元132年（阳嘉元年），张衡在太史令任上发明了最早的地动仪，称为候风地动仪。据《后汉书·张衡传》记载：地动仪用精铜铸成，圆径八尺，顶盖突起，形如酒樽，用篆文山龟鸟兽的形象装饰。中有大柱，傍行八道，安关闭发动之机。

它有八个方位，每个方位上均有一条口含铜珠的龙，在每条龙的下方都有一只蟾蜍与其对应。任何一方如有地震发生，该方向龙口所含铜珠即落人蟾蜍口中，由此便可测出发生地震的方向。经过试验，与所设制，符合如神，自从有书籍记载以来，是没有过的。

曾经一龙机发，地不觉动，雒阳的学者都责怪不足信，几天之后，送信人来了，果然在陇西地发生地震，众人于是都服其神妙。自此之后，朝廷就令史官记载地动发生的地方。

关于地动仪的结构，流行的有两个版本：王振铎模型，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提出，即“都柱”是悬垂摆（见袁宏《后汉纪》），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，冯锐模型还把蟾蜍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。

世界上地震频繁，但真正能用仪器来观测地震，在国外，是19世纪以后的事。候风地动仪是世界上的地震仪之祖。虽然它的功能尚只限于测知震中的大概方位，但它却超越了世界科技的发展约1800年。

张衡简介：

张衡（78年-139年），字平子，南阳西鄂（今河南南阳市石桥镇）人，东汉时期著名天文学家、文学家。

张衡地动仪原理

中国地震学家和考古学家宣布，失传千年的东汉张衡地动仪的复原工作取得了重大进展，实现了地动仪的科学复原，新的复原模型已具备验震功能。 

 由中国科学院、国家博物馆、中国地震局等研究单位的7名地震学、考古学、文物学、机械工程学等相关学科的专家组成的验收委员会经过认真的讨论后认为，新模型首次把概念模型复原成了具有验震功能的科学仪器，迈出了复原研究的历史性一步。复原工作于4月通过了专家的验收。  新复原地动仪模型是按照史料做的重新设计，其1/3小样目前陈列在河南博物院内。

以中国地震台网中心研究员冯锐为负责人的研究小组，从2002年起便开始了地动仪的原理复原研究，2004年7月与河南博物院合作，收集了大量有关地动仪的史料，还首次利用了《续汉书》和《后汉纪》对地动仪的记载取得了研制新模型的更多的依据，不仅证明了地动仪的存在及确实工作过的真实性，还明确了张衡地动仪在现代地震学起步阶段曾经起过的重要思想启迪作用。  研究组利用了唐山、越南、云南等4次实际地震资料，通过计算机的控制，在振动台上实现了相当于当年陇西地震在洛阳的极其微弱的地面振动，然后把新复原模型放到振动台上验证。结果表明，新模型对地震的反应良好，对非地震的人为干扰一直未出现误触发。  专家验收委员会一致认为，中国科学家的研究工作迈出了把张衡地动仪复原成科学仪器的关键性的一步。冯锐研究员表示，目前的复原只是阶段性成果，整个工作还没有结束，内部结构需要优化，外观造型也需要征求公众意见，以便进一步完善，实现整体的统一。