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[古代科技] 地震釋疑:張衡地動儀能否記錄地震(1)

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南丘 發表於 2008-5-19 10:31 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
  來源: 新京報
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英國學者米爾恩根據文獻記錄復原了『候風地動儀』

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日本學者服部一三根據文獻記錄復原了『候風地動儀』

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中國學者王振鐸根據文獻記錄復原了『候風地動儀』

5月12日四川地震,牽動了全國民眾的心。震感瞬間傳至全國各地。一些網友認為,既然漢代就有『地震儀』,為什麼依然無法預測地震呢?
也有網友指出,此前的『蟾蜍遷徙』已經預報了地震。動物真的能預報地震嗎?
問題1
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。
一些科技史著作聲稱,張衡在公元132年製造的『候風地動儀』能夠準確記錄地震,比西方第一台地震儀(由意大利人路吉・帕米裏製造於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。今天的複製品,其實是在史書那些『約束條件』之下所作的新創造。
儘管如此,【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裏罷了。
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着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。

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