⑴ 漢朝張衡發明了地動儀和什麼
渾天儀
張衡,字平子,章帝建初三年(公元78年),誕生於南陽郡西鄂縣石橋鎮一個破落的官僚家庭(今河南省南陽市城北五十里石橋鎮)。祖父張堪是地方官吏,曾任蜀郡太守和漁陽太守。張衡幼年時候,家境已經衰落,有時還要靠親友的接濟。正是這種貧困的生活使他能夠接觸到社會下層的勞動群眾和一些生產、生活實際,從而給他後來的科學創造事業帶來了積極的影響。
當時的南陽是經濟和文化都很發達的地區,有「南都」之稱。張衡在這樣的環境熏陶下,加上他自幼刻苦好學,在青少年時代就已經為後來從事文學和科學事業打下了良好的基礎。
由於家中的經卷典籍慢慢地不能滿足張衡的求知慾望了,於是從十六歲開始,他便離鄉游學,廣結學者名流。他曾到漢朝故都長安一帶,游覽了當地的名勝古跡,考察了周圍的山川形勢、物產風俗、世態人情。後來他又到了當時的首都洛陽,就讀於最高學府——太學。並成為學識比較淵博的學者。當時,地方上曾經推舉他做「孝廉」,公府也多次招聘他去做官,但都被他拒絕了。
張衡自幼就對文學有特殊的愛好和研究。他的文學作品很多,風格也各不相同。有的形式短小,重在抒情,如《歸田賦》。有的氣勢磅礴,廣寫景物,如《二京賦》;有的特色突出,獨樹一格,如《四愁詩》、《同聲歌》等。
和帝永元十二年(公元100年),二十三歲的張衡應邀回鄉出任南陽太守鮑德的主簿,掌管文書工作。並在辦理政務之餘,潛心於文學創作。他以游學長安和洛陽的見聞作為素材,先後花了十年功夫,精心雕琢、反復修改,於安帝永初元年(公元107年)寫成著名的《東京賦》和《西京賦》,總稱為《二京賦》,為人們廣為流傳,他畫的畫也很出色。
後來,鮑德調任,張衡便辭職回家。掌握朝政的皇親鄧騭為了籠絡士人,幾次派人邀請張衡作他的幕僚,以增強自己這一派的勢力。但張衡一方面厭惡外戚專權,一方面想專心鑽研學問,都堅決地拒絕了。
在張衡三十四歲的時候,他的研究興趣逐漸轉到哲學和自然科學方面。他很喜愛揚雄的哲學著作《太玄經》。《太玄經》的內容涉及天文、歷法、數學等方面,引起了他很大的興趣。《太玄經》里的一些樸素的唯物主義觀點也給了張衡以很大的啟發。
安帝永初四年(公元111年),張衡應征進京,先後任郎中、太史令、公車司馬令等低、中級官職。其中擔任太史令時間最長,前後達十四年之久。太史令是主持觀測天象、編訂歷法、候望氣象、調理鍾律(計量和音律)等事務的官員。在他任職期間,對天文歷算進行了精湛的研究,做出了重大的貢獻。
漢朝時,關於天體運動和宇宙結構的學說已經出現了三種:蓋天說、渾天說和宣夜說。蓋天說又稱天圓地方說,認為天是圓的,像一把張開的傘,地是方的象一個棋盤;渾天說認為天地的形狀像一個雞蛋,天與地的關系就像蛋殼包著蛋黃;宣夜說認為天沒有一定的形質,日、月、五星(金、木、水、火、土五大行星)等都飄浮在氣體中。
張衡根據自己對天體運行規律的認識和實際觀察,認真研究了這三種學說,認為渾天說比較符合觀測的實際。他繼承和發展了前人的渾天理論,大膽地對天象提出了許多新的見解。
張衡在西漢耿壽昌發明的渾天儀的基礎上,根據自己的渾天說,創制了一個比以前都精確、全面的多的「渾天儀」。創制了一個能夠精確在表演渾天思想的「渾天儀」。
渾天儀是一個可以轉動的空心銅球。銅球外表刻有二十八宿和其他一些恆星的位置;球體內有一根鐵軸貫穿球心,軸的兩端象徵北極和南極。球體的外面裝有幾個銅圓圈,代表地平圈、子午圈、黃道圈、赤道圈,赤道和黃道上刻有二十四節氣。凡是張衡當時知道的重要天文現象,都刻在了渾天儀上。
為了使「渾天儀」能自動轉動,張衡又利用水力推動齒輪的原理,用滴壺滴出來的水力推動齒輪,帶動空心銅球繞軸旋轉。銅球轉動一周的速度和地球自轉的速度相等。這樣,人們坐在屋子裡,便能從渾天儀上看到天體運行的情況了。
從公元89年到140年,東漢都城洛陽和隴西一帶,共出現過三十三次地震。特別是公元119年,洛陽和其他地區連續發生了兩次大地震,促進了張衡加緊對於地震的研究。他終於在公元132年,發明並製造出了我國第一架測報地震的儀器——地動儀。
張衡製造的這台地動儀,相當靈敏准確。公元138年的一天,地動儀精確的測知距離洛陽一千多里的隴西發生地震,表明他的精密程度達到了相當高的水平。歐洲在1880年才製造出類似的地震儀,距張衡已經晚了一千七百多年。
在氣象學方面,張衡還創造了一種測定風向的儀器——侯風儀,又叫相風銅鳥。是在一根五丈高的桿頂安放一隻銜著花的銅鳥,可以隨著風向轉動。鳥頭所對的方向就是風向。這個儀器和歐洲裝在屋頂上的候風雞相似,但是後風雞是在十二世紀才出現的,比起張衡的候風儀晚了一千年。
張衡一生為我國的科學文化事業作出了卓越的貢獻,是我國古代偉大的科學家之一。他謙虛謹慎、勤學不倦。「如川之逝,不舍晝夜」,幾十年如同一日,在所從事的事業中表現出了一絲不苟、精益求精、不畏強權、勇於進取的研究風格。而他不慕名利的高尚品德更值得我們學習。
永和四年(公元139年),張衡請求告老還鄉不準,又被調到朝中做尚書,但只任職一年就與世長辭了,終年六十一歲。
《靈憲》
張衡一生所著的天文學著作,以《靈憲》最為著名。這是一部闡述天地日月星辰生成和它們的運動的天文理論著作,代表了張衡研究天文的成果。它總結了當時的天文知識,雖然其中也有一些錯誤,但還是提出了不少先進的科學思想和獨到見解。
例如,在闡述渾天理論的時候,雖然仍舊保留著舊的地平概念,並且提出了「天球」的直徑問題,但是張衡進一步明確提出在「天球」之外還是有空間的。他說:「過此而往者,未之或知也。未之或知者,宇宙之謂也。宇之表無極,宙之端無窮」。就是說,我們能夠觀測到的空間是有限的,觀測不到的地方是無窮無盡,無始無終的宇宙。這段話明確地提出了宇宙在時間和空間上都是無窮無盡的思想,是十分可貴的。
張衡在《靈憲》中指出月亮本身並不發光,月光是反射的太陽光。他說「夫日譬猶水,火則外光,水則含景。故月光生於日之所照,魄生於日之所蔽;當日則光盈,就日則光盡也」(景就是影,魄指月亮虧缺的部分)。他生動形象地把太陽和月亮比做火和水,火能發光,水能反光,指出月光的產生是由於日光照射的緣故,有時看不到月光,是因為太陽光被遮住了。他這種見解在當時是十分新鮮的,也是正確的。
同時,張衡還進一步解釋了月食發生的原因。他說:「當日之沖,光常不合者,蔽於地也,是謂暗虛。在星則星微,遇月則食。」這段話的意思是:「望月」時,應該能看到滿月,但是有時看不到,這是因為日光被地球遮住的緣故。他將地影的暗處叫做「暗虛」,月亮經過「暗虛」時就發生月食,精闢地闡述了月食的原理。至於「在星則星微」一句,說的是星星碰上「暗虛」就隱而不見了。
現在看來這種說法是不正確的。由於星星距地球極為遙遠,又大都是發光的恆星,不象月球一樣屬於行星,因此沒有任何一個星星會進入地球的影子之中而失去了光芒。這是張衡的不足之處。這也可以看出在當時的水平下,古人的研究不可能作到盡善盡美。今人也一樣,做任何事情的時候都不可能將事情作的絕對正確,但一定要最大程度的正確反映客觀現實。
此外,張衡在《靈憲》中還算出了日、月的角直徑,記錄了在中原洛陽觀察到的恆星二千五百多顆,常明星一百二十四顆,叫得上名字的星約三百二十顆。這和近代天文學家觀察的結果是相當接近的。
在張衡的另一部天文著作《渾天儀圖注》里還測定出地球繞太陽一年所需的時間是「周天三百六十五度又四分度之一」,這和近代天文學家所測量的時間365天5小時48分46秒的數字十分接近,說明張衡對天文學的研究已經達到了比較高的水平。
⑵ 古代張衡發明創造的地動儀是怎麼回事
張衡的地動儀,不過是測定地震的,不是預測地震的。
它能夠感覺出來哪裡有地震,而不能預報地震。
只能事後才知道哪個方向發生了地震。
根據資料記載,當地震發生時,地震那個方向的小球就會落下掉入蟾蜍的嘴中。
但是唐山大地震,中國科技博物館的地動儀並無反應!因為張衡的地動儀早就不存在了,博物館那個是後來仿造的,只是形似罷了。
⑶ 張衡發明的地動儀帶來了什麼樣的影響
張衡非常注意地震的研究,公元132年創造出世界上第一架記錄地震的儀器——地動儀。利用它,不但可以知道有沒有發生地震,而且可以測出地震發生的方向。在歐洲,直到18世紀才造出地震儀。地動儀製成以後,許多人不相信它能測定地震。公元38年,安置在洛陽地動儀朝向西方的龍嘴裡,突然吐出了銅球,這預示洛陽西部某個地方發生了地震。但是當時的洛陽人都沒有感覺到地震,於是不少學者議論紛紛。過了幾天,洛陽西部一千多里的隴西郡派人趕到洛陽,報告那裡發生了地震。消息傳開、人們無不信服地驚嘆地動儀的高度精確性。
⑷ 張衡是怎樣發明地動儀的
漢章帝在位的時期,東漢的政治比較穩定。到漢章帝一死,繼承皇位的漢和帝才十歲,竇太後臨朝執政,讓他的哥哥竇憲掌握了朝政大權,東漢王朝就開始走下坡路了。
在這個時期,出了一位著名的科學家張衡。
張衡是南陽人。十七歲那年,他離開家鄉,先後到了長安和洛陽,在太學里用功讀書。當時洛陽和長安都是很繁華的城市,城裡的王公貴族過的是驕奢淫逸的生活。張衡對這些都看不慣。他寫了兩篇文學作品《西京賦》和《東京賦》(西京就是長安,東京就是洛陽),諷刺這種現象。據說他為了寫這兩篇作品,經過深思熟慮,反復修改,前後一共花了十年工夫,可見他研究學問的精神是很認真嚴肅的。
但是張衡的特長還不是文學,他特別愛好數學和天文研究。朝廷聽說張衡是個有學問的人,召他到京里做官,先是在宮里做郎中,後來,擔任了太史令,叫他負責觀察天文。這個工作正好符合他研究的興趣。
經過他的觀察研究,他斷定地球是圓的,月亮是借太陽的照射才反射出光來。他還認為天好像雞蛋殼,包在地的外面;地好像雞蛋黃,在天的中間。這種學說雖然不完全精確,但在一千八百多年以前,能說出這種科學的見解來,不能不使後來的天文學家欽佩。
不光是這樣,張衡還用銅製造了一種測量天文的儀器,叫做「渾天儀」。上面刻著日月星辰等天文的現象。他設法利用水力來轉動這種儀器。據說什麼星從東方升起來,什麼星向西方落下去,都能在渾天儀上看得清清楚楚。
那個時期,經常發生地震。有時候一年一次,也有一年兩次。發生了一次大地震,就影響到好幾十個郡,城牆、房屋發生倒坍,還死傷了許多人畜。
當時的封建帝王和一般人都把地震看作是不吉利的徵兆,有的還趁機宣傳迷信、欺騙人民。
但是,張衡卻不信神,不信邪,他對記錄下來的地震現象經過細心的考察和試驗,發明了一個測報地震的儀器,叫做「地動儀」。
地動儀是用青銅製造的,形狀有點像一個酒壇,四圍刻鑄著八條龍,龍頭向八個方向伸著。每條龍的嘴裡含了一顆小銅球:龍頭下面,蹲了一個銅制的蛤蟆,對准龍嘴張著嘴。哪個方向發生了地震,朝著那個方向的龍嘴就會自動張開來,把銅球吐出。銅球掉在蛤蟆的嘴裡,發出響亮的聲音,就給人發出地震的警報。
公元138年2月的一天,張衡的地動儀正對西方的龍嘴突然張開來,吐出了銅球。按照張衡的設計,這就是報告西部發生了地震。
可是,那一天洛陽一點也沒有地震的跡象,也沒有聽說附近有哪兒發生了地震。因此,大夥兒議論紛紛,都說張衡的地動儀是騙人的玩意兒,甚至有人說他有意造謠生事。
過了幾天,有人騎著快馬來向朝廷報告,離洛陽一千多里的金城、隴西一帶發生了大地震,連山都有崩塌下來的。大夥兒這才信服。
可是在那個時候,朝廷掌權的全是宦官或是外戚,像張衡這樣有才能的人不但不被重用,反而被打擊排擠。張衡做侍中的時候,因為與皇帝接近,宦官怕張衡在皇帝面前揭他們的短,就在皇帝面前講張衡很多壞話。他被調出了京城,到河間去當國相。
張衡在他六十一歲那年病死。他在我國科學史上留下了光輝的業績。
⑸ 張衡是怎麼發明地動儀的
張衡是東漢時候傑出的科學家。他從小就愛想問題,對周圍的事物,總要尋根究底,弄個水落石出。
在一個夏天的晚上,張衡和爺爺、奶奶在院子里乘涼。他坐在一張竹床上,仰著頭,獃獃地看著天空,還不時舉手指指畫畫,認真地數星星。
張衡對爺爺說:「我數的時間久了,看見有的星星位置移動了,原來在天空東邊的,偏到西邊去了。有的星星出現了,有的星星又不見了。它們不是在跑動嗎?」
爺爺說道:「星星確實是會移動的。你要認識星星,先要看北斗星。你看那邊比較明亮的七顆星,連在一起就像做飯的勺子,很容易找到……」
「噢!我找到了!」小張衡很興奮又問題:「那麼,它是怎樣移動的呢?」
爺爺想了想說:「大約到半夜,它就移到地平線上,到天快亮的時候,這北斗就翻了一個身,倒掛在天空……」
這天晚上,張衡一直睡不著,多次起來看北斗。夜深人靜,當他看到那閃爍而明亮的北斗星時,果然倒掛著,他感到多麼高興啊!他想:這北斗為什麼會這樣轉來轉去,是什麼原因呢?天一亮,他便趕去問爺爺,誰知爺爺也講不清楚。
後來,張衡長大了,皇帝得知他文才出眾,把張衡召到京城洛陽擔任太史令,主要是掌管天文歷法的事情。
為了探明自然界的奧秘,年輕的張衡常常一個人關在書房裡讀書、研究,還常常站在天文台上觀察日月星辰。他想,如果能製造出一種儀器,能夠上觀天,下察地,預報自然界將要發生的情況,這對人們預防災害,揭穿那些荒誕的迷信鬼話,該是多麼好啊!
於是,張衡把從書本中和觀察到的材料,進行分析研究,開始了試制「觀天察地」儀器的工作。他把研究的心得先寫成一本書,叫做《靈憲》。在這本書里,他告訴人們:天是球形的,像個雞蛋,天就像雞蛋殼,包在地的外面,地就像蛋黃,就叫做「渾天說」。
接著,張衡根據這種「渾天說」的理論,開始設計、製造儀器了。不知經過多少個風雨晨昏,熬過多少個不眠之夜,一個當時世界上最先進的天文儀器——渾天儀誕生了。這個大銅球很像今天的地球儀,它裝在一個傾斜的軸上,利用水力轉動,它轉動一周的速度恰好和地球自轉一周的速度相等。而且在這個人造的天體上,可以准確地看到太空中的星象。張衡說:「天上的星星,能見的共有二千五百顆,但我們經常能看到的卻只有一百二十顆。」
那個時期,經常發生地震。有時候一年一次,也有一年兩次。發生了一次大地震,就影響到好幾十個郡,城牆、房屋發生倒坍,還死傷了許多人畜。
當時的封建帝王和一般人都把地震看做是不吉利的徵兆,有的還趁機宣傳迷信、欺騙人民。
但是,張衡卻不信神,不信邪,他對記錄下來的地震現象經過細心的考察和試驗,發明了一個測報地震的儀器,叫做「地動儀」。
地動儀是用青銅製造的,外形有點像一個酒壇,四圍刻鑄著8條龍,龍頭向8個方向伸著。每條龍的嘴裡含了一顆小銅球:龍頭下面,蹲了一個銅制的蛤蟆,對准龍嘴張著嘴。哪個方向發生了地震,朝著那個方向的龍嘴就會自動張開來,把銅球吐出。銅球掉在蛤蟆的嘴裡,發出響亮的聲音,就給人發出地震的警報。
公元138年2月的一天,張衡的地動儀正對西方的龍嘴忽然張開來,吐出了銅球。按照張衡的設計,這就是報告西部發生了地震。
可是,那一天洛陽一點也沒有地震的跡象,也沒有聽說四周有哪兒發生了地震。因此,大夥兒議論紛紛,都說張衡的地動儀是騙人的玩意兒,甚至有人說他有意造謠生事。
過了幾天,有人騎著快馬來向朝廷報告,離洛陽1000多里的金城、隴西一帶發生了大地震,連山都有崩塌下來的。大夥兒這才信服。
可是在那個時候,朝廷掌權的全是宦官或是外戚,像張衡這樣有才能的人不但不被重用,反而被打擊排擠。張衡做侍中的時候,因為與皇帝接近,宦官怕張衡在皇帝面前揭他們的短,就在皇帝面前講張衡很多壞話。他被調出了京城,到河間去當國相。
張衡在他61歲那年病死。但他在我國科學史上卻留下了光輝的業績。
知識點
渾天儀
渾天儀是渾儀和渾象的總稱。渾天儀渾儀是測量天體球面坐標的一種儀器,而渾象是古代用來演示天象的儀表。它們是我國東漢天文學家張衡所制的。西方的渾天儀最早由埃拉托色尼於公元前255年發明。葡萄牙國旗上畫有渾儀。自馬努埃一世起渾天儀成為該國之象徵。
⑹ 張衡發明的地動儀有什麼作用
任何一方如有地震發生,便可測出發生地震的方向。
地動儀是中國東漢科學家張衡創造的傳世傑作。張衡所處的東漢時代,地震比較頻繁。張衡對地震有不少親身體驗,為了掌握全國地震動態,他經過長年研究,終於在陽嘉元年(公元132年)發明了候風地動儀,這也是世界上的第一架地動儀。
地動儀有八個方位,每個方位上均有口含龍珠的龍頭,在每條龍頭的下方都有一隻蟾蜍與其對應。任何一方如有地震發生,該方向龍口所含龍珠即落入蟾蜍口中,由此便可測出發生地震的方向。
候風地動儀絕不是地震預測儀。它只有在地震發生之後才起作用,只不過能比從驛卒更早地通知京城的人士罷了。這就好比看到閃電,就知道接下來很可能會聽到雷聲,但在閃電發生時,雷聲也已經同時發生,只不過還沒有傳到耳朵里罷了。
漢順帝陽嘉三年十一月壬寅(公元134年12月13日),地動儀的一個龍機突然發動,吐出了銅球,掉進了那個蟾蜍的嘴裡。
當時在京師(洛陽)的人們卻絲毫沒有感覺到地震的跡象,於是有人開始議論紛紛,責怪地動儀不靈驗。沒過幾天,隴西(今甘肅省天水地區)有人快馬來報,證實那裡前幾天確實發生了地震,於是人們開始對張衡的高超技術極為信服。隴西距洛陽有一千多里,地動儀標示無誤,說明它的測震靈敏度是比較高的。
但由於歷史久遠張衡地動儀已經失傳,只留下一百多字的文字記載。
⑺ 張衡發明地動儀的故事
1、故事內容
張衡一生做了很多的事情,但是,他最有名的發明就是「地動儀」了。那個時期,經常發生地震。有時候一年好幾次。發生一次大地震,就會給老百姓和國家帶來很多的傷害。
當時的皇上和老百姓都把地震看作是不吉利的徵兆,認為是鬼神造成的。張衡卻不信神邪,他對記錄下來的地震現象經過細心的考察和試驗,發明了一個能測出地震的儀器,叫做"地動儀"。
地動儀是用青銅製造的,形狀像一個酒壇,四圍鑄著八條龍,龍頭伸向八個方向。每條龍的嘴裡含著一顆小銅球,龍頭下面,蹲了一隻張著大嘴的蛤蟆。哪個方向發生了地震,朝著那個方向的龍嘴就會自動張開來,把銅球吐出。銅球掉在蛤蟆的嘴裡,發出響亮的聲音,就告訴人們那邊發生地震啦。
公元138年2月的一天,地動儀正對著西方的龍嘴突然張開來,吐出了銅球,這是報告西部發生了地震呀。可是,那天洛陽一點地震的跡象也沒有,更沒有聽說附近有什麼發生了地震。於是,朝庭上下都議論紛紛,說張衡的地動儀是騙人的玩意兒。過了沒幾天,有人騎著快馬來向朝廷報告,離洛陽一千多里的金城、隴西一帶發生了大地震,連山都有崩塌下來的。大夥兒這才真正的信服了。
2、人物簡介
張衡(78年—139年),字平子。漢族,南陽西鄂(今河南南陽市石橋鎮)人 ,南陽五聖之一,與司馬相如、揚雄、班固並稱漢賦四大家。中國東漢時期偉大的天文學家、數學家、發明家、地理學家、文學家,在東漢歷任郎中、太史令、侍中、河間相等職。晚年因病入朝任尚書,於永和四年(139年)逝世,享年六十二歲。北宋時被追封為西鄂伯。
3、人物成就
張衡在天文學方面著有《靈憲》、《渾儀圖注》等,數學著作有《算罔論》,文學作品以《二京賦》、《歸田賦》等為代表。《隋書·經籍志》有《張衡集》14卷,久佚。明人張溥編有《張河間集》,收入《漢魏六朝百三家集》。
張衡為中國天文學、機械技術、地震學的發展作出了傑出的貢獻,發明了渾天儀、地動儀,是東漢中期渾天說的代表人物之一。被後人譽為「木聖(科聖),由於他的貢獻突出,聯合國天文組織將月球背面的一個環形山命名為「張衡環形山」,太陽系中的1802號小行星命名為「張衡星」。後人為紀念張衡在南陽建設有張衡博物館。
⑻ 張衡根據什麼發明了地動儀
據《後漢書·張衡傳》記載,地動儀「以精銅鑄成,圓徑八尺」,「形似酒樽」,上有隆起的圓蓋,儀器的外表刻有篆文以及山、龜、鳥、獸等圖形。儀器的內部中央立著一根銅質「都柱」,柱旁有八條通道,成為「八道」。道中安有「牙機」。儀體外部周圍鑄有八條龍,頭朝下,尾朝上,按東、南、西、北、東南、東北、西南、西北八個方向布列。龍頭和內部通道中的發動機關相連,每個龍頭嘴裡都銜有一個銅球。對著龍頭,八個蟾蜍蹲在地上,個個昂頭張嘴,准備承接銅球。當某個地方發生地震時,地動儀內部的「都柱」就發生傾斜,觸動牙機,使發生地震方向的龍頭張開嘴,吐出銅球,落到銅蟾蜍的嘴裡,發生很大的聲響。於是人們就可以知道地震發生的方向。 地動儀 所屬分類: 三字地理名詞 發明 古代天文 地震 地震學術語 基本物理概念 物理學 環境工程 電工儀器儀表 知識 科技 自然科學 香煙名 添加摘要地動儀地動儀是漢代科學家張衡的又一傳世傑作。在張衡所處的東漢時代,地震比較頻繁。據《後漢書·五行志》記載,自和帝永元四年(公元92年)到安帝延光四年(公元125年)的三十多年間,共發生了二十六次大的地震。地震區有時大到幾十個郡,引起地裂山崩、江河泛濫、房屋倒塌,造成了巨大的損失。張衡對地震有不少親身體驗。為了掌握全國地震動態,他經過長年研究,終於在陽嘉元年(公元132年)發明了候風地動儀這也是世界上第一架地動儀。目錄 [隱藏] 1 基本信息 2 基本原理 3 歷史故事 4 遺失復原之謎 5 張衡地動儀能記錄地震嗎? 6 參考資料 地動儀-基本信息 據《後漢書·張衡傳》記載,地動儀「以精銅鑄成,圓徑八尺」,「形似酒樽」,上有隆起的圓蓋,儀器的外表刻有篆文以及山、龜、鳥、獸等圖形。儀器的內部中央立著一根銅質「都柱」,柱旁有八條通道,成為「八道」。道中安有「牙機」。儀體外部周圍鑄有八條龍,頭朝下,尾朝上,按東、南、西、北、東南、東北、西南、西北八個方向布列。龍頭和內部通道中的發動機關相連,每個龍頭嘴裡都銜有一個銅球。對著龍頭,八個蟾蜍蹲在地上,個個昂頭張嘴,准備承接銅球。當某個地方發生地震時,地動儀內部的「都柱」就發生傾斜,觸動牙機,使發生地震方向的龍頭張開嘴,吐出銅球,落到銅蟾蜍的嘴裡,發生很大的聲響。於是人們就可以知道地震發生的方向。 地動儀內部外部對照圖漢順帝永和三年(公元138年)二月初三日,地動儀的一個龍機突然發動,吐出了銅球。當時在京城的人們卻絲毫沒有感覺到地震的跡象,於是有人開始議論紛紛,責怪地動儀不靈驗。沒過幾天,隴西(今甘肅省東南部)有人飛馬來報,證實那裡前幾天確實發生了地震,於是人們開始對張衡的高超技術極為信服。隴西距洛陽有一千多里,地動儀標示無誤,說明它的測震靈敏度是比較高的。據學者們考證,張衡在當時已經利用了力學上的慣性原理,「都柱」實際上起到的正是慣性擺的作用。同時張衡對地震波的傳播和方向性也一定有所了解,這些成就在當時來說是十分了不起的,而歐洲直到1880年,才製成與此類似的儀器,比起張衡的發明足足晚了一千七百多年。 地動儀-基本原理 地動儀關於地動儀的結構,目前流行的有兩個版本:王振鐸模型(1951年),即「都柱」是一個類似倒置酒瓶狀的圓柱體,控制龍口的機關在「都柱」周圍。這一種模型最近已被基本否定。另一種模型由地震局馮銳(2005年)提出,即「都柱」是懸垂擺,擺下方有一個小球,球位於「米」字形滑道交匯處(即《後漢書·張衡傳》中所說的「關」),地震時,「都柱」撥動小球,小球擊發控制龍口的機關,使龍口張開。另外,馮銳模型還把蛤蟆由面向樽體改為背向樽體並充當儀器的腳。該模型經模擬測試,結果與歷史記載吻合。
地動儀用精銅製成,圓經八尺,合蓋隆起,形似酒樽。表面作金黃色,上部鑄有八條金龍,分別伏在東、西、南、北及東北、東南、西北、西南八個方向。龍倒伏,龍首向下,龍嘴各銜一顆小銅球,與地上仰蹲張嘴的蟾蜍相對。地動儀空腔中央,立一根銅柱,上粗下細。銅柱周圍有八根橫桿,稱為「八道」,各與一龍頭相連。銅柱是震擺裝置,八道用來控制和傳導銅柱運動的方向。在地動儀受到地震波沖擊時,銅柱就倒向發生地震的方向,推動同一方向的橫桿和龍頭,使龍嘴張開,銅球下落到蟾蜍嘴中,並發出響聲,以提示人們注意發生了地震及地震的時間和方向。
一顆珠子放在平台上,如果將哪方稍微往下一按,珠於就向哪方滾動。又如我們點亮一支蠟燭,將它放在一張不平的桌子上,它總會向低的一方倒。地動儀就是根據這些簡單的原理設計的。地動可以傳到很遠的地方,只不過太遠了人就感覺不到了,但地動儀能准確地測到。但是中國科學家認定地動儀的工作原理應該是「懸垂擺原理」,即地動儀是利用了一根懸掛柱體的慣性來驗震的,而非當今歷史教科書所說的在儀器底部簡單地豎立一根直立桿。地動儀-歷史故事 地動儀歷史故事漢章帝在位的時期,東漢的政治比較穩定。到漢章帝一死,繼承皇位的漢和帝才十歲,竇太後臨朝執政,讓他的哥哥竇憲掌握了朝政大權,東漢王朝就開始走下坡路了。 在這個時期,出了一位著名的科學家張衡。
張衡是南陽人。十七歲那年,他離開家鄉,先後到了長安和洛陽,在太學里用功讀書。當時洛陽和長安都是很繁華的城市,城裡的王公貴族過的是驕奢淫逸的生活。張衡對這些都看不慣。他寫了兩篇文學作品《西京賦》和《東京賦》(西京就是長安,東京就是洛陽),諷刺這種現象。據說他為了寫這兩篇作品,經過深思熟慮,反復修改,前後一共花了十年工夫,可見他研究學問的精神是很認真嚴肅的。但是張衡的特長還不是文學,他特別愛好數學和天文研究。朝廷聽說張衡是個有學問的人,召他到京里做官,先是在宮里做郎中,後來,擔任了太史令,叫他負責觀察天文。這個工作正好符合他研究的興趣。
經過他的觀察研究,他斷定地球是圓的,月亮是借太陽的照射才反射出光來。他還認為天好像雞蛋殼,包在地的外面;地好像雞蛋黃,在天的中間。這種學說雖然不完全精確,但在一千八百多年以前,能說出這種科學的見解來,不能不使後來的天文學家欽佩。不光是這樣,張衡還用銅製造了一種測量天文的儀器,叫做「渾天儀」。上面刻著日月星辰等天文的現象。他設法利用水力來轉動這種儀器。據說什麼星從東方升起來,什麼星向西方落下去,都能在渾天儀上看得清清楚楚。
那個時期,經常發生地震。有時候一年一次,也有一年兩次。發生了一次大地震,就影響到好幾十個郡,城牆、房屋發生倒坍,還死傷了許多人畜。當時的封建帝王和一般人都把地震看作是不吉利的徵兆,有的還趁機宣傳迷信、欺騙人民。但是,張衡卻不信神,不信邪,他對記錄下來的地震現象經過細心的考察和試驗,發明了一個測報地震的儀器,叫做「地動儀」。地動儀是用青銅製造的,形狀有點像一個酒壇,四圍刻鑄著八條龍,龍頭向八個方向伸著。每條龍的嘴裡含了一顆小銅球:龍頭下面,蹲了一個銅制的蛤蟆,對准龍嘴張著嘴。哪個方向發生了地震,朝著那個方向的龍嘴就會自動張開來,把銅球吐出。銅球掉在蛤蟆的嘴裡,發出響亮的聲音,就給人發出地震的警報。
公元138年2月的一天,張衡的地動儀正對西方的龍嘴突然張開來,吐出了銅球。按照張衡的設計,這就是報告西部發生了地震。可是,那一天洛陽一點也沒有地震的跡象,也沒有聽說附近有哪兒發生了地震。因此,大夥兒議論紛紛,都說張衡的地動儀是騙人的玩意兒,甚至有人說他有意造謠生事。過了幾天,有人騎著快馬來向朝廷報告,離洛陽一千多里的金城、隴西一帶發生了大地震,連山都有崩塌下來的。大夥兒這才信服。可是在那個時候,朝廷掌權的全是宦官或是外戚,像張衡這樣有才能的人不但不被重用,反而被打擊排擠。張衡做侍中的時候,因為與皇帝接近,宦官怕張衡在皇帝面前揭他們的短,就在皇帝面前講張衡很多壞話。他被調出了京城,到河間去當國相。
張衡在他六十一歲那年病死。他在我國科學史上留下了光輝的業績。 地動儀-遺失復原之謎 復原後的地動儀人類第一台驗震器——東漢張衡發明的地動儀當時放在洛陽,曾觀測到隴西地震,時人「皆服其妙」。1700多年前,地動儀神秘消失,它的模樣和工作原理成為千古謎團。
2004年8月,河南博物院與中國地震台網中心組成課題組,聯合研究張衡地動儀新的復原模型。然後這項課題取得重大進展,課題組用「懸垂擺原理」取代了傳統的「直立桿原理」。2005年4月16日,這一科研成果得到了來自中國科學院、國家博物館、中國地震局等單位的地震學和考古學專家的肯定。 專家們認為:這台復原地動儀首次把概念模型還原成了科學儀器,使之真正有了驗震功能。驗收地動儀復原模型把概念模型復原成了科學儀器:2005年4月16日上午,河南博物院《天地經緯》專題陳列廳,由地震學、考古學、機械工程學等相關學科的專家組成的驗收委員會,開始對用挑剔的眼光注視著地動儀復原模型(1/3小樣)。當日下午,驗收組的7位專家經過討論,最終認為:新模型首次把概念模型復原成了具有驗震功能的科學儀器,邁出了復原研究的歷史性一步。這個驗收意見意味著,新復原的地動儀通過了階段性成果驗收,後續工作只需對某些技術細節做進一步優化,對外觀做出最終確定。河南博物院副院長田凱對此感觸頗深:「我們不僅在復原一件儀器,也在找尋1000多年前那位偉大科學家『求實疾虛』的科學精神……」心願一定要讓地動儀模型「動」起來:1998年,河南博物院新館建設過程中,田凱負責主持《河南古代文化之光》陳列。布置漢代展廳需要展示張衡的地動儀,當時最權威的模型陳列在原中國歷史博物館里,它是王振鐸先生於1951年設計的,這台卵狀體上含有8條飛龍的模型,已成為地動儀的「標准形象」。河南博物院請蘇州天文儀器研究所按王振鐸的模型重新復制了一個木製模型,並提出「能否讓地動儀動起來」,得到的回答是:不可能,即使是中國歷史博物館里陳列的那台也不能檢測地震。但對方可以在模型下面人為地安上一個裝置,讓它動起來。「我們展出的是科學儀器不是玩具,這樣做是對觀眾的欺騙。所以當時只能造一個不能動的模型,但這個情結在我心裡一直存留了好多年。」田凱說。6年後,了解到國家地震局和國家博物館的研究人員正在做復原工作。2004年8月,河南博物院與中國地震台網中心簽訂了合作協議,組成了課題小組,共同復原張衡地動儀。解謎找到「垂懸擺原理」:該課題的負責人是中國地震台網中心馮銳研究員。馮先生表示,1700多年前的地動儀究竟如何工作是首先須破譯的謎團,深入研究證實,地動儀應該是「懸垂擺原理」而不是王振鐸模型的「直立桿原理」。幾十年來,國內外地震學界對王振鐸模型的否定意見一直沒有停。更有近現代西方學者認為張衡地動儀之所以失傳,是因為它沒有達到科學的要求,它不是個科學的東西。馮銳說:「看到這些嚴厲的批評以後,我們才感到問題的嚴重性。」歷時1年多,課題組最終確認了地動儀的工作原理應該是「懸垂擺原理」,而不是「直立桿原理」。 地震學家馮銳和公元1951年,
考古學家王振鐸復原並製造的「張衡地動儀」模型。評價這是一次重大跨越:地動儀的歷史資料,最著名的是《後漢書·張衡傳》中的記載,只有196個字。早期的復原工作都是據此開展的。馮銳的課題組把資料的考證和利用擴大到《續漢書》、《後漢紀》等古代文獻,但相關文獻的總字數也不過231個。這些資料,使他們復原的史料根據更加充分。在研製過程中,馮銳還採用了一些新技術、新方法,即利用洛陽地震台接收到的現代隴西地震記錄,算出模擬的隴西歷史地震的波動效應,然後把數據輸入計算機,再控制特殊的振動台完成洛陽地面震動過程的復現,用這種運動信號對振動台上的復原模型進行檢驗和改進。驗收組的專家們認為:新模型對4次實際地震事件已經實現了良好的驗震反應,邁出了從概念模型到科學儀器的關鍵性一步,研究工作突破了古代科學儀器復原的傳統模式,是一次重大的跨越。驗收會結束後,中科院地質與地球物理所的滕吉文院士說:「地動儀是中華文明留給人類的寶貴文化遺產,各國科學家都在嘗試復原,如果我們不把這件事做好,那就是罪過。從原理上和製作過程上講,這台復原模型符合史料記載,符合張衡的基本思想……這台地動儀復原模型代表了現代人的認識,它在現階段是最好的。」地動儀-張衡地動儀能記錄地震嗎? 地動儀無法記錄發震時刻,更無法記錄震級。因此,從現代地震學的角度來看,候風地動儀並不能記錄地震,不是地震儀。英國學者米爾恩根據文獻記錄復原了「候風地動儀」一些科技史著作聲稱,張衡在公元132年製造的「候風地動儀」能夠准確記錄地震,比西方第一台地震儀(由義大利人路吉·帕米里製造於1856年)早了1700多年。也有些材料說,候風地動儀可以「預測地震」。不過,史書中有關候風地動儀的記載,僅見於《後漢書》。這一段記載只有區區196字,其中描述地動儀內部結構的內容更只有「中有都柱,傍行八道,施關發機」這12個意義隱晦、眾說紛紜的字。以後,北齊的信都芳和隋朝的臨孝恭,也都製造過地動儀,還留下了相關著作,可惜他們的著作都亡佚了。顯然,僅根據《後漢書》中的簡陋記載,要復原張衡的候風地動儀根本不可能。今天的復製品,其實是在史書那些「約束條件」之下所作的新創造。盡管如此,《後漢書》的記載,還是向我們提供了一些有用信息。首先,候風地動儀絕不是地震預測儀。它只有在地震發生之後才起作用,只不過能比從驛卒更早地通知京城的人士罷了。這就好比我們看到閃電,就知道接下來很可能會聽到雷聲,但在閃電發生時,雷聲也已經同時發生,只不過還沒有傳到我們耳朵里罷了。 日本學者服部一三根據文獻記錄復原了「候風地動儀」其次,根據地震波的傳播機理,候風地動儀是不太可能做到「驗之以事,合契若神」的。地震發生時,從震源會發出兩種波:一種叫P波,是縱波,它引起的物體震動方向和波的前進方向一致;一種叫S波,是橫波,它引起的物體震動方向和波的前進方向垂直。P波的速度比S波快,因此最先到達地面,形成地震波中的初波。據初波的震動方向就可以知道震源方向。但初波非常微弱,因為它只能從震源直直地向著地震波接收處地面傳播的P波,而這部分P波攜帶的能量只佔地震波全部能量的一小部分。如果候風地動儀能敏感到對「第一哨」初波就做出響應,那麼足以有許多別的和地震無關的震動,比如在它附近跺腳,能引起它的反應,從而讓人誤把許多不是地震的震動也當成是地震。但如果要讓候風地動儀保持一定的「遲鈍」性,它又有可能無法「感覺」到地震的初波,直到之後的各種波陸續傳來時才被「驚醒」,可是這些遲來的波的震動方向已經完全不能代表震源的方向了。何況,記錄一次地震必須有三個要素:發震時刻,震中位置和震級(地震強度)。候風地動儀只能記錄震中方向。幾台地動儀「聯網」也可測出震中位置;但它卻無法記錄發震時刻,更無法記錄震級。因此,從現代地震學的角度來看,候風地動儀並不能記錄地震,不是地震儀,當然也就更不可能是「世界上第一台地震儀」了。
⑼ 請問張衡除了發明了地動儀還發明了什麼
張衡除了發明了地動儀,還發明了渾天儀。
一、地動儀
張衡在西漢耿壽昌發明的渾天儀的基礎上,根據自己的渾天說,創制了一個比以前都精確、全面得多的「渾天儀」。
漏水轉渾天儀是一種水運渾象。用一個直徑四尺多的銅球,球上刻有二十八宿、中外星官以及黃赤道、南北極、二十四節氣、恆顯圈、恆隱圈等,成一渾象,再用一套轉動機械,把渾象和漏壺結合起來。以漏壺流水控制渾象,使它與天球同步轉動,以顯示星空的周日視運動,如恆星的出沒和中天等。
它還有一個附屬機構即瑞輪冥菜,是一種機械日歷,由傳動裝置和渾象相連,從每月初一起,每天生一葉片;月半後每天落一葉片。它所用的兩級漏壺是現今所知最早的關於兩級漏壺的記載。
(9)張衡發明地動儀封了什麼官擴展閱讀
張衡為中國天文學、機械技術、地震學的發展作出了傑出的貢獻,發明了渾天儀、地動儀,是東漢中期渾天說的代表人物之一。
張衡被後人譽為「木聖」(科聖),由於他的貢獻突出,聯合國天文組織將月球背面的一個環形山命名為「張衡環形山」,太陽系中的1802號小行星命名為「張衡星」。後人為紀念張衡,在南陽修建了張衡博物館。
張衡在天文學方面著有《靈憲》、《渾儀圖注》等,數學著作有《算罔論》,文學作品以《二京賦》、《歸田賦》等為代表。《隋書·經籍志》有《張衡集》14卷,久佚。明人張溥編有《張河間集》,收入《漢魏六朝百三家集》。