地震记录

地动仪无法记录发震时刻，更无法记录震级。因此，从现代地震学的角度来看，候风地动仪并不能记录地震，不是地震仪。一些科技史著作声称，张衡在公元132年制造的“候风地动仪”能够准确记录地震，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。也有些材料说，候风地动仪可以“预测地震”。不过，史书中有关候风地动仪的记载，仅见于《后汉书》。这一段记载只有区区196字，其中描述地动仪内部结构的内容更只有“中有都柱，傍行八道，施关发机”这12个意义隐晦、众说纷纭的字。以后，北齐的信都芳和隋朝的临孝恭，也都制造过地动仪，还留下了相关著作，可惜他们的著作都亡佚了。显然，仅根据《后汉书》中的简陋记

载，要复原张衡的候风地动仪根本不可能。今天的复制品，其实是在史书那些“约束条件”之下所作的新创造。尽管如此，《后汉书》的记载，还是向我们提供了一些有用信息。首先，候风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，只不过能比从驿卒更早地通知京城的人士罢了。这就好比我们看到闪电，就知道接下来很可能会听到雷声，但在闪电发生时，雷声也已经同时发生，只不过还没有传到我们耳朵里罢了其次，根据地震波的传播机理，候风地动仪是不太可能做到“验之以事，合契若神”的。地震发生时，从震源会发出两种波：一种叫P波，是纵波，它引起的物体震动方向和波的前进方向一致；一种叫S波，是横波，它引起的物体震动方向和波的前进方向垂直。P波的速度比S波快，因此最先到达地面，形成地震波中的初波。据初波的震动方向就可以知道震源方向。但初波非常微弱，因为它只能从震源直直地向着地震波接收处地面传播的P波，而这部分P波携带的能量只占地震波全部能量的一小部分。如果候风地动仪能敏感到对“第一哨”初波就做出响应，那么足以有许多别的和地震无关的震动，比如在它附近跺脚，能引起它的反应，从而让人误把许多不是地震的震动也当成是地震。但如果要让候风地动仪保持一定的“迟钝”性，它又有可能无法“感觉”到地震的初波，直到之后的各种波陆续传来时才被“惊醒”，可是这些迟来的波的震动方向已经完全不能代表震源的方向了。何况，记录一次地震必须有三个要素：发震时刻，震中位置和震级(地震强度)。候风地动仪只能记录震中方向。几台地动仪“联网”也可测出震中位置；但它却无法记录发震时刻，所以，这当然也就更不可能是“世界上第一台地震仪”了。

复原新闻

2011年4月份，湖南省益阳市南县职业中专语文教师黄佑军完成了张衡候风地动仪的复原研究工作。他提出了专利申请：“带八条甬道固定都柱和推力板机关的张衡候风地动仪”。（图1樽体外形图：1樽底2樽壁6龙首10甬道口9蟾蜍插孔4樽顶盖3樽盖7铜丸8蟾蜍5龙口

。 ） 候风地动仪的基本构造由如下几部分组成：1、地动仪的外壳——樽体外形。2、八条甬道——由隔板和都柱分隔而成的空间，是安设机关的地方。3、中心固定都柱——对内部构件进行连接和起固定作用的中心柱。4、感震机关装置——推力板机关，类似于秦汉时期的陵墓防盗机关，也类似于捕鼠笼的“踏板机关”。5、报震装置——报震和显示地震方向的构件。地动仪的外壳：樽体外形，有底，顶口有锥形盖子。在樽体的上部位置有八个开口，为龙口；下部相应位置也有八个开口，为安放蟾蜍的插孔，又是安装和调试的入口。八条甬道：由八块隔板、都柱、樽壁、樽底围成的八个区域，对应八个方位，在樽底靠近樽壁的位置开有八个开口，为甬道口。甬道口与龙口、蟾蜍插孔在同一垂直线位置。甬道口是地震波的进入通道，其开口向下，能提高抗干扰能力。中心固定都柱：都柱竖立在樽底中央，与樽底固定连接。都柱可以立于樽底上，也可以穿透樽底。都柱与隔板固定连接，是构成甬道的构件之一。都柱的上部通过八根横梁与龙口固定连接，使樽体内部牢固、稳定。又是承受都柱锤的地方。感震机关装置：为推力板机关，由推力板、放大杠杆、顶杆、月牙盘、关闩、牙机、牙机杆、都柱锤、龙机杆等构件组成。在两隔板之间安一根横杆，推力板铰接在横杆上。推力板上固接一根传动杆，传动杆销接在一级放大杠杆上，一级放大杠杆一端销接在樽壁上或隔板上，另一端与顶杆一端销接，顶杆销接在关闩架上，顶杆另一端抵近牙机杆上的月牙盘。关闩为“且”字形结构，牙机为牙机杆上钩状体，牙机杆通过牙机钩住关闩杆。牙机杆顶端与都柱锤柄尾部销接，都柱锤柄中部适当位置销接在横梁上，锤能落在都柱上。锤柄的尾部又与龙机杆一端销接，龙机杆销接在横梁上，龙机杆另一端销接一根顶杆，顶杆抵住龙口的球丸。推力板机关，类似于秦汉时期的陵墓防盗机关，也类似于捕鼠笼的“踏板机关”。踏板和推力板是同一构件，将推力板埋于甬道的泥土里，地震波产生的冲力从甬道口进来顶动推力板、触发机关。在推力板机关上装有铜锤，叫都柱锤，机关触发后锤落于都柱上，它相当于捕鼠笼的“闸门”。都柱锤在落下的同时锤柄推动龙机杆击落龙口里的铜丸，掉入蟾蜍嘴里，报震。报震装置：由八只龙首、八只球丸、八只蟾蜍构成。解决“虽一龙发机，而七首不动”这一技术特点“虽一龙发机，而七首不动”是地动仪显示“其牙机巧制”的关键技术。将都柱锤的直径做得大于都柱的半径，且都柱上只能正常落下一只都柱锤；只有当锤正常落在都柱上，都柱锤才能推动龙机杆击落龙口的铜丸。即使八道机关全部触发，也只有一只龙口的铜丸被击落，破解这“虽一龙发机，而七首不动”的技术。测震、验震地震发生时，假设是在东边，则东边的甬道口能进入地震波，而西边的甬道由于隔板和都柱阻隔没有地震波进入；东边甬道里的推力板受到第一道地震波的冲击，发生向上翻动，通过放大杠杆推动顶杆将牙机杆顶离关闩，从而触发机关，落下都柱锤，带动龙机杆将龙口球丸击落、落入下面蟾蜍口中，进行准确报震。当第二道地震波即横波来时，由于没有方向性，其它七道机关全被触发，但七枚都柱锤每一只都不能正常落在都柱上，不能击落球丸。从而，符合文献资料“虽一龙发机，而七首不动”的记载。不管是哪一方向发生了地震，地动仪都能测出震源方向来。地动仪埋入地下，能直接受到地震波的冲击，正如战国时就有的“地听”技术，既减少了地面干扰，又增加了敏感度。地坑铺上沙子细土筑紧，能放大地震波振幅三到四倍；推力板和一级放大杠杆通过调整能将地震波振幅放大约100倍。候风地动仪的灵敏度很高，一级地震的震幅是1--4MM，而牙机与关闩的接触面的横向距离约4MM，只要放大震幅8--10倍就可以触发机关报震。甬道的推力板机关类似于秦汉时期陵墓防盗机关，也类似于捕鼠笼的“踏板机关”。踏板和推力板是同一构件。推力板埋于甬道的泥土里，地震波从甬道口进来顶动推力板触发机关。机关的都柱锤，相当于捕鼠笼的“闸门”，机关触发后锤落于都柱上，同时锤柄推动龙机杆击落龙口的铜丸掉入蟾蜍嘴里，报震显示地震方向。全方位测震地动仪能准确测出八个方位发生的地震，也能测出震中位置的地震来。当地动仪处在震源的震中位置时发生地震，八条甬道都有地震波进入，八道机关全部被触发，只有最先落在都柱上的那一只铜锤能推动龙机杆击落铜丸报震。克服了“倒立摆”和“悬垂摆”在震源位置不能测地震的缺点。当地震发生在地动仪相邻方位的交界线上、或附近位置，这两道机关都会被触发，只有最先被触发的机关能落下铜丸。