张衡候风地动仪的原理复原研究

候风地动仪复原研究的分歧源于工作原理不清 ,影响到外形复原的合理性和对地动仪科学地位的公正评价。针对百年来悬垂摆和直立杆这两种基本原理的猜测 ,作者从现代地震学的角度出发 ,对验震器的特点、《后汉书》的记载、都柱结构与运动、陇西历史地震、洛阳的烈度以及洛阳地震台的现代地震记录图等进行了研究。认为候风地动仪的工作原理是悬垂摆 ,触发地动仪运动的是瑞利面波 ,共振起到放大作用。长期流行的直立杆原理 (曾一度被误称为“倒立摆”)是不合理的。

基于两京(都)制论证候风地动仪存在的合理性

张衡的候风地动仪是否真实存在,至今还是一个有争议的科学与历史问题。否定其最大的理由在于因历史记载产生的矛盾。依《后汉书·张衡传》记载,张衡于阳嘉元年(公元132年)建造候风地动仪,而其卒于永和四年(公元139年)。在此期间,《后汉书》只记载过一次地震,即永和三年(公元138年)的甘肃陇西地震。一般认为候风地动仪记到的是此次地震。矛盾之处在于对公元138年甘肃陇西地震的历史记载出现不一致的情况:《后汉书·五行志》记载当时京师"裂城廓,室屋坏,压杀人",即在陇西地震的同时,京师也发生了破坏性的地震;而《后汉书·张衡传》却说"尝一龙机发而地不觉动,京师学者咸怪其无征",记载的是在陇西地震发生时京师并无任何有感地震发生。由此,有人认为,在公元138年候风地动仪记录地震的同时京师就已经发生强烈有感地震了。人都有感,地震动仪记到也就不足为奇了。更进一步,由于历史记载出现矛盾,地动仪无出土实物,发明后很快遗失,因而就认为候风地动仪历史上并非真实存在,其存在性值得怀疑。本文针对这个记载矛盾做出另外一个解释,论证在东汉时有两个京师,一是长安,一是洛阳,京师震指的是长安,而候风地动仪放在河南洛阳。从而对历史记载中的矛盾有所解释,一定程度上肯定了候风地动仪存在的真实性。

还原候风地动仪的稳定倒立摆结构

历史上很多学者曾对候风地动仪的原理进行了还原和探索,但各自都有不符合史实的部分,这使得公众和部分学者对其真实性提出了质疑。为此需要提出一种合理的原理模型。经研究发现了一种不需要使用弹簧的稳定倒立摆结构,在保证尺寸、制造工艺符合史实的同时能具有较低的固有频率,可以用来研制符合后汉书描述的候风地动仪。并对此结构在Matlab中进行仿真,其结果证明此结构能对地震波做出响应并发出警示,是一种合理的候风地动仪原理模型。

基于地震反应谱的候风地动仪设计理论

东汉科学家张衡所发明的候风地动仪在失传后至今还未得到公认的复原模型,致使其真实性受到外界的质疑。针对候风地动仪复原研究中存在的对于候风地动仪实际性能不明确及缺乏有效的性能检验方法两大问题,在对地动仪测震机理、候风地动仪的示震性能和抗干扰性能进行分析的基础上,提出了将地动仪对检验波是否做出示震响应作为候风地动仪示震灵敏度与抗干扰性能检验标准的检验波法。在确定了应响应检验波与不响应检验波两种检验波的基础上,提出了一种全新的基于反应谱的候风地动仪复原方案,推导出候风地动仪自振周期范围为1.5 s~2.5 s,响应临界值为5 mm~10 mm。研制了实验样机,试验表明该复原模型满足候风地动仪的示震与抗干扰要求,证实了候风地动仪历史记载的真实性。

东汉张衡所造“候风地动仪”补论

东汉张衡所造“候风地动仪”补论史延廷张衡是我国古代最伟大的科学家之一。他一生不求禄位功名，精心于钻研学问，不仅在文学、哲学上造诣很深，而且还发明创造了许多有价值的科学仪器，对中国古代的天文学和机械制造学做出了十分杰出的贡献。在张衡所发明的一系列科学仪...

张衡候风地动仪留给后世的科学精粹

张衡（公元78年—139年）,南阳西鄂（今河南南阳北）人,东汉学者、科学家、辞赋家;曾任郎中、太史令、侍中、河间相等职。他淡泊功名、喜好宁静、不善交往、无意升迁,毕生致力于天文历算、机械制造、绘制星图和地动仪研制等,均属首例,且有科研专著问世。张衡一生的成就是多方面的,

候风地动仪的复原和儒增问题

候风地动仪的复原至今依然应当先从选择好文献版本和准确理解文献本义开始。这是对失传古机械展开研究的决定性步骤。对文献的理解关系到实物复原或模型复原的准确性。不应当不求甚解,或形成各种曲解、降低搞清楚文献本义之重要性,而仅依据不完整的文献研究就急于断定候风地动仪为儒增。各种不成熟的复原以及随之而来的证否,事实上在传播之后都会形成新时代的儒增,为历史本来面貌增设蒙皮。

候风地动仪新说

候风地动仪新说李志超东汉阳嘉元年（公元１３２年），中国历史上伟大的科学家张衡造成了候风地动仪。１９５１年王振锋复原了一个模型，外观十分漂亮。４０多年以来，这台复原模型成了中国古代科技文化的象征物，为公众所接受。然而，笔者以为到底候风地动仪是什么样子，...

候气术VS候风地动仪

地动仪是颇为中华民族自豪的一项中国古代伟大科技成就,这是由东汉著名科学家张衡发明的观测地震的科学仪器。据《后汉书·张衡传》记载,它的形状像一个酒樽,“以精铜铸成,圆径八尺”,内部正中立一根“都柱”,周围是设有机关的八条道,各通向外面的八条龙,龙口衔有铜丸,下有各有一只张着大嘴的蟾蜍。

都柱摆地动仪的响应指向性研究

为解决候风地动仪指向性功能记载受到大家普遍质疑的问题,分析得出以非地方震主要成分瑞利波为波源,球面都柱摆测震方案可能为可行复原方案。通过建立球面都柱摆在瑞利波激励下的非线性完整力学模型,推导其运动方程后运用摄动法求得近似解。结果表明球面都柱摆复原模型对瑞利波的响应具有指向性,其指向性的大小与瑞利波幅值,频率比和阻尼有关。后结合历史记载对候风地动仪复原模型进行研究,可见球面都柱摆模型在多方面上为当前对张衡侯风地动仪的最佳复原模型。结论可作为证明候风地动仪的历史真实性的重要理论依据。

简评冯锐复原张衡地动仪的设计思路

阐述王振铎从1936年到1951年对张衡地动仪中"都柱"复原研究的探索过程,并对冯锐为河南博物院复原地动仪时恢复悬垂摆设计方案的思路给予评论。

庄重为学书写灿烂人生 波涛不惊聆听大地动静——记著名地球物理学家庄灿涛研究员

“……阳嘉元年，夏造候风地动仪。以精铜铸成，员径八尺，合益隆起，形似酒尊，饰以篆文山龟鸟兽之形，中有都柱，傍行八道，施关发机。外有八龙，首衔铜丸，下有蟾蜍，张口承之。其牙机巧制，皆隐在尊中，覆盖周密无际。如有地动，尊则振龙机发吐丸，而蟾蜍衔之。振声激扬，伺者因此觉知。虽一龙发机，而七首不动，寻其方面，乃知震之所在。验之以事，合契若神，自书典所记，未之有也，尝一龙机发而地不觉动。京师学者咸怪其无征，后数日驿至，果地震陇西，于是皆服其妙。自此以后，乃令史官记地动所从方起。”

闲话地震仪

地震仪,是一种监视地震灾害的发生,记录地震相关参数的仪器。我国东汉时代的杰出科学家张衡,在汉顺帝阳嘉元年(132年)发明制成了世界上最早的“地震仪”——候风地动仪。