候風地動儀
據史書(五行志)記載,公元九二年以後,幾乎連年發生地震,地震地區大至數十郡,弔玫地裂地陷,江河泛濫,房屋倒塌。張衡鑒於地震的頻繁,創造了候風地動儀,以測定地震的方位。右圖為張衡於132年制造的候風地動儀復原模型。
(候風)有(候氣)的意思,古人以為地震是由地(氣)所弔起的,因而以此為名。地動儀由精銅鑄成,外形像一個大酒壺,中間的圓徑八尺,頂上有突出的子,儀器的外表刻有篆文以及山,龜,鳥,獸等圖形。儀器內部中央立著一根銅質(都柱)(上粗下細的棍關)。儀體外部周圍鑄著八條龍,頭向下,尾朝上,按東,南,西,北,東南,東北,西南,西北八個方向佈列。龍頭和內部通道中的發動機關相
連,每個龍頭嘴裏銜有一粒小銅珠。地上對準龍嘴處,蹲著八個銅蟾蜍,昂著頭,張著嘴,當芋處發生地震,都柱便倒向那一方,觸動(牙機),使發生地震方向的龍頭張開嘴巴,吐出銅珠,落到銅蟾蜍嘴裏,發出(當啷)聲響,人們就知道哪個方向發生地震。儀器製成不久便測出順帝永和三年二月初三在隴西發生的地震,可見儀器靈敏度相當高。
左圖為候風地動儀結構圖。
這台地震儀安放在陽,曾於138年測出千里之外的隴西所發生的一次地震,朝野上下,頗為震動。但由於當時朝堂上讖諱迷信劫力很盛,張衡的一重要發明沒有得到應有的重視,候風地動儀也沒有被保存下來。張衡的地動儀比外國同類儀器早誕生近一千年。古波斯直到公元十一世紀才有類似地震儀器。近代的地震儀在公元1880年才製成,它的原理和張衡地動儀基本相似,但時間卻冕了一千七百年。左圖為現今製成的候風地動儀。