破解地动仪之谜

来源 :青少年科技博览(中学版) | 被引量 : 0次 | 上传用户:shrimpdragon
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  近年来接连发生的海地、智利和我国汶川、玉树等大地震,无一不牵动着全世界人民的心,也更让人们关注地震的预测和预报。其实,这种关注早在古代就开始了。
  据史籍记载,世界上第一台观测地震的仪器——地动仪,是我国东汉科学家张衡于公元132年发明的。它比国外同类设备早诞生1000年。公元134年12月13日,这台仪器成功地实测出甘肃天水一带的陇西大地震,初步揭开了地震这一自然灾害的神秘面纱。张衡地动仪是人类第一次利用惯性原理成功测出地震方位的验震仪器,是我国古代科学技术的辉煌成就之一,它的问世,开创了人类用科学仪器检测地震的新纪元。
  然而,由于年代的久远和自然灾害、战乱等原因,这台仪器早在1700多年前就神秘地消失了,它的原理和外观,长期以来成为人们心中的不解之谜。
  所幸的是,《后汉书·张衡传》等历史文献,对地动仪作了如下的记载:“……以铜制成,圆径八尺,合盖隆起,形似酒尊,饰以篆文山龟鸟兽之形。中有都柱,傍形八道,施发关机。外有八龙,首衔铜丸,下有蟾蜍,张口承之……”根据这一史料,百余年来,中外科学家一直都在试图破解它,复原它。
  19世纪末,中国、日本和英国的科学家曾先后绘制出复原模型。直到20世纪70年代,国内外相继推出了13种不同的模型,但这些都属于概念模型,未能制成样机。
  解放后,在国内许多博物馆陈列多年的地动仪模型,是中国历史博物馆科技文献专家王振铎于1951年设计的,其内部采用了直立杆原理,即在仪器的底部简单地竖立起1根直立杆。但是,国内外地震学界对这台仪器模型的科学性一直抱有怀疑,因为它不能实测地震。
  从2002年起,中国地震局课题组在有关单位的资助、支持下,开始了对地动仪原理复原的新一轮研究。他们依据史料,并充分利用了唐山、云南等4次大地震的实际资料,通过计算机的控制,在液压振动台上实现了相当于当年陇西大地震引起的极其微弱的地面振动,然后把新复原模型放到振动台上验证。
  验证中,他们紧紧抓住史料中“中有都柱,傍有八道”这个原理复原的关键,从地震学理论出发,考证了“都柱”的基本词义,在振动台上对原大框架结构的悬挂“都柱”进行了严格试验,证实了新模型只对地震引起的水平运动有反应,而对非地震的垂直运动和其他人为干扰一直未出现误触发,从而证明:张衡地动仪的工作原理应当是“悬垂摆原理”,即地动仪是利用了1根悬挂柱体的惯性来验震的,而不是沿袭多年的“直立杆原理”。
  与此同时,他们考证了汉代加工铸造的技术水平,测试了原大模型的固有周期、频率响应、负载效应、转动惯量、反应方向、位移幅度等一系列参数,改进和优化了悬挂结构的内部细节,最后确定了既符合史料记载,又体现汉代工艺铸造水平,取得了“一龙发机,而七首不动”的理想效果,终于使张衡的验震思想得到重现。
  这一验证的科学性得到了专家们的明确肯定。
  如今,在北京鸟巢北侧的中国科学技术馆“华夏之光”主题展厅,复原后的张衡地动仪,正以崭新的形象,迎接着国内外络绎不绝前来参观的群众,发挥着颂扬科学人物、传播科学思想、增强防震减灾意识的积极作用。
其他文献
在中国加入WTO日渐明朗化的今天,面对加入WTO国际市场的巨大挑战与无限商机,康宜华,这位江苏华瑞实业集团公司的创始人,已经看到了华瑞人进军国际市场、迎接新曙光的壮观一
小洋是个聪明、活泼又淘气的小男孩,他平时站不住、坐不稳,爱发脾气,还经常抢夺玩具,甚至打人。连他的家长都常向我们诉苦说:“这孩子真难管,在家谁的话都不听。”对于这样
讲课是一门艺术,讲数学课更是一门艺术。数学是一门抽象思维的学科,课堂上如何使抽象的概念通俗化,复杂的知识简明化,在有限的时间里,如何使学生的数学思维得到最大限度训练,数学知识得到最大限度的获取是一个数学教师基本的任务。笔者以为,作为一个数学教师可以在以下四个方面作些思考。    一、归纳与形象    所谓形象化教学是归纳教学中的一种,是指在教学过程中借助各种视听手段,以科学准确的材料、浅显生动的例
本文系统地分析CCD刷式扫描成像系统的灵敏度,并导出了系统的NEΔρ方程,此结果能有效地用于实际的工程设计。按此,能合理地选择系统参数,并灵活地平衡各参数间的关系。 这里
近年来,不少国有企业主要经营者因贪污受贿等而走上了违法乱纪之路。这类事件的发生,不但对其所管理的国有企业带来了不小的经济和社会损失,而且也使国家痛失一批有专业才干
设计制作了圆形ETFE气枕模型,进行气枕粘塑性成形试验,得到气枕膜面高度与内压的实时变化曲线。基于Perzyna的粘塑性本构方程,对ETFE薄膜进行单向拉伸试验,得到材料拉伸曲线
越来越多的中国企业对国际市场表现出很大的热情。入世在即,我们所面对的市场将真正全球化,企业必须变被动适应全球竞争为主动到全球市场竞争。一些实力强的企业,如家电类的
目的 探讨食管基底细胞样鳞癌 (BSCC)的临床病理特点及鉴别诊断。方法 回顾分析 1876例食管鳞癌手术切除病例的临床资料 ,其中 9例诊断为BSCC ,对其临床资料及病理特点进行
本文简述了摄影系统杂光的概念及杂光产生的主要原因,介绍了杂光测定的原理和测试仪器的结构和参数,并对影响测试精度的诸因素进行了分析。 This paper briefly introduces
热电偶是最常用的测温元件之一,可是其基本理论、计算公式、热电势的表示符号等,国内有关资料中叙述并不完全一致。本文参照电子技术中分析 PN 结的方法,推导了热电势的基本