1. 《候风地动仪》翻译
张衡,字平子,是南阳郡西鄂县人。张衡年轻时就善于写文章,张衡擅长机械方面制造的技巧,尤其专心研究天文、气象、岁时节候的推算。汉安帝常听说张衡精通天文、历法等术数方面的学问,就派官府专车,特地召请(张衡)任命他为郎中,后又升为太史令。于是他研究、考察了自然界的变化,精妙透彻地掌握了测天仪器的原理,制造了浑天仪,写了《灵宪》、《算罔论》等关于历法、数学方面的论著,论述十分详尽明白。
(顺帝)阳嘉元年,(张衡)又制造了候风地动仪。是用纯铜铸造的,直径有八尺,盖子中央凸起,样子象个大酒樽。外面用篆体文字和山、龟、鸟、兽的图案装饰,内部中央有根粗大的铜柱,铜柱周围伸出八条滑道,(还)装置着枢纽,(用来)拨动机件。外面有八条铜龙,龙口各含一枚铜丸,(龙头)下面各有一个蛤蟆,张着嘴巴,准备接住龙口吐出的铜丸,仪器的枢纽和机件制造的巧妙,都隐藏在酒樽形的仪器中,覆盖严密得没有一点缝隙。如果发生地震,仪器外面的龙就震动起来,机关发动,龙口吐出铜丸,下面的蛤蟆就把它接住。(铜丸)震击的声音清脆响亮,守候仪器的人因此知道发生了地震。(地震发生时)虽然只有一条龙的机关发动,另外七个龙头丝毫不动,寻找它的方向,就能知道地震的地方。用实际发生的地震来检验仪器,彼此完全相符,真是灵验如神。从古籍的记载中,还看不到这样的仪器。曾有一次,一条龙的机关发动了,可是(洛阳)并没有感到地震,京城里的学者都惊异地动仪这次怎么不灵验了。几天后,驿站上传送文书的人来了,证明果然在陇西地区发生了地震,于是全都叹服地动仪的巧妙。从此以后,(朝廷)就责成史官根据地动仪,记载每次地震发生的方位。
2. 有关张衡发明候风地动仪的故事
东汉时期,地震比较频繁,从公元96-125年的30年中,就曾发生了23次比较强烈的地震,震区有时大到几十个郡.132年,科学家、文学家张衡发明制造了世界上第一台测定地震方位的仪器--候风地动仪.张衡将候风地动仪安置在都城洛阳.起初,满朝文武都不相信这台地动仪能够测出地震的方向.凑巧138年3月1日(汉永和三年二月初三日)突然地动仪朝向西北方向的钢球落了下来,掉进仪器下面的蟾蜍口里.可是,洛阳居民谁也没有感觉到地震.几天后,陇西驿者日夜奔驰来京师,报告陇西地震,二郡山崩(震级约为6.5级).陇西正好在洛阳的西北方向.在事实面前,大家都不得不承认候风地动仪的灵验,佩服张衡的发明.相隔1700多年,欧洲人才制造出“第一台”地动仪.。
3. 介绍候风地动仪
候风地动仪是世界上第一架测验地震的仪器。中国东汉时期天文学家张衡于汉顺帝阳嘉元年(132)制成,候风地动仪用精铜制成,直径2.7米,其外形像一个大型酒樽。地动仪里面有精巧的结构,主要为中间的都柱(相当于一种倒立型的震摆)和它周围的八道(装置在摆的周围的8组机械装置)。在樽的外面相应地设置8条口含小铜珠的龙,每个龙头下面都有一只蟾蜍张口向上。如果发生较强的地震,都柱因受到震动而失去平衡,这样就会触动八道中的一道,使相应的龙口张开,小铜珠即落入蟾蜍口中,由此便可知道地震发生的时间和方向。据史料记载,候风地动仪曾成功地记录了138年发生在甘肃的一次强烈地震,从而证明了它的准确性和可靠性。
关于地动仪的结构,目前流行的有两个版本:王振铎模型(1951年),即“都柱”是一个类似倒置酒瓶状的圆柱体,控制龙口的机关在“都柱”周围。这一种模型最近已被基本否定。另一种模型由地震局冯锐(2005年)提出,即“都柱”是悬垂摆,摆下方有一个小球,球位于“米”字形滑道交汇处(即《后汉书·张衡传》中所说的“关”),地震时,“都柱”拨动小球,小球击发控制龙口的机关,使龙口张开。另外,冯锐模型还把蛤蟆由面向樽体改为背向樽体并充当仪器的脚(见上图)。该模型经模拟测试,结果与历史记载吻合。