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名人故事:张衡制造地动仪的故事

名人故事 时间:2021-08-31 手机版

  中国的历史上,除了文人雅士、帝王将相,也有很多的科学家,张衡就是其中很著名的一个。下文是为大家精选的名人故事:张衡制造地动仪的故事,欢迎大家阅读欣赏。

  中国的历史上,除了文人雅士、帝王将相,也有很多的科学家,张衡就是其中很著名的一个。张衡一生做了很多的事情,但是,他最有名的发明就是“地动仪”了。那个时期,经常发生地震。有时候一年好几次。发生一次大地震,就会给老百姓和国家带来很多的伤害。

  当时的皇上和老百姓都把地震看作是不吉利的征兆,认为是鬼神造成的。张衡却不信神邪,他对记录下来的地震现象经过细心的考察和试验,发明了一个能测出地震的仪器,叫做“地动仪”。

  地动仪是用青铜制造的,形状像一个酒坛,四围铸着八条龙,龙头伸向八个方向。每条龙的嘴里含着一颗小铜球,龙头下面,蹲了一只张着大嘴的蛤蟆。哪个方向发生了地震,朝着那个方向的龙嘴就会自动张开来,把铜球吐出。铜球掉在蛤蟆的嘴里,发出响亮的声音,就告诉人们那边发生地震啦。

  公元138年2月的一天,地动仪正对着西方的龙嘴突然张开来,吐出了铜球,这是报告西部发生了地震呀。可是,那天洛阳一点地震的迹象也没有,更没有听说附近有什么发生了地震。于是,朝庭上下都议论纷纷,说张衡的地动仪是骗人的玩意儿。过了没几天,有人骑着快马来向朝廷报告,离洛阳一千多里的金城、陇西一带发生了大地震,连山都有崩塌下来的。大伙儿这才真正的信服了。

  张衡虽然后来在政治上并不顺利,但是,他的这些科学发明和实验在我国科学史上留下了光辉的业绩。

  附:张衡主要的发明

  地动仪

  公元132年(阳嘉元年),张衡在太史令任上发明了最早的地动仪,称为候风地动仪。据《后汉书·张衡传》记载:地动仪用精铜铸成,圆径八尺,顶盖突起,形如酒樽,用篆文山龟鸟兽的形象装饰。中有大柱,傍行八道,安关闭发动之机。它有八个方位,每个方位上均有一条口含铜珠的龙,在每条龙的下方都有一只蟾蜍与其对应。任何一方如有地震发生,该方向龙口所含铜珠即落人蟾蜍口中,由此便可测出发生地震的方向。经过试验,与所设制,符合如神,自从有书籍记载以来,是没有过的。曾经一龙机发,地不觉动,雒阳的学者都责怪不足信,几天之后,送信人来了,果然在陇西地发生地震,众人于是都服其神妙。自此之后,朝廷就令史官记载地动发生的地方。

  关于地动仪的结构,流行的有两个版本:王振铎模型,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。这一种模型已被基本否定。 另一种模型由地震局冯锐提出,即“都柱”是悬垂摆(见袁宏《后汉纪》),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,冯锐模型还把蟾蜍由面向樽体改为背向樽体并充当仪器的脚。该模型经模拟测试,结果与历史记载吻合。

  世界上地震频繁,但真正能用仪器来观测地震,在国外,是19世纪以后的事。候风地动仪是世界上的.地震仪之祖。虽然它的功能尚只限于测知震中的大概方位,但它却超越了世界科技的发展约1800年。

  浑天仪

  张衡在西汉耿寿昌发明的浑天仪的基础上,根据自己的浑天说,创制了一个比以前都精确、全面得多的“浑天仪”。

  漏水转浑天仪是一种水运浑象。用一个直径四尺多的铜球,球上刻有二十八宿、中外星官以及黄赤道、南北极、二十四节气、恒显圈、恒隐圈等,成一浑象,再用一套转动机械,把浑象和漏壶结合起来。以漏壶流水控制浑象,使它与天球同步转动,以显示星空的周日视运动,如恒星的出没和中天等。它还有一个附属机构即瑞轮冥菜,是一种机械日历,由传动装置和浑象相连,从每月初一起,每天生一叶片;月半后每天落一叶片。它所用的两级漏壶是现今所知最早的关于两级漏壶的记载。

  张衡在创作了浑天仪之后曾写过一篇文章。此文全文已佚。只是在梁代刘昭注《后汉书·律历志》时作了大段引述而使之传世。刘昭注中把这段文字标题为《张衡浑仪》。称之为“浑仪”可能是刘昭所作的一种简化。在古代,仪器的定名并不严格。虽然后世将“浑仪”一词规范为专指观测仪器,但在隋、唐以前,“浑仪”也可用于表演仪器。

  瑞轮荚

  瑞轮荚是张衡别出心裁创造的自动日历,它模仿神话中奇树蓂荚的特征,靠流水作用,从每月初一开始,一天出现一片叶子,到满月出齐15片,然后每天再收起一片,到月末为止,循环开合。这个神话曲折地反映了尧帝时天文历法的进步。张衡的机械装置就是在这个神话的启发下发明的。听谓“随月盈虚,依历开落”,其作用就相当于现今钟表中的日期显示。

  指南车

  张衡制造的指南车利用机械原理和齿轮的传动作用,由一辆双轮独辕车组成。车箱内用一种能自动离合的齿轮系统,车箱外壳上层置一木刻仙人,无论车子朝哪个方向转动,木人伸出的臂都指向南方。

  计里鼓车

  张衡创造的计里鼓车是用以计算里程的机械。据《古今注》记载:“记里车,车为二层,皆有木人,行一里下层击鼓,行十里上层击镯”。记里鼓车与指南车制造方法相同,所利用的差速齿轮原理,早于西方1800多年。

  独飞木雕

  张衡制作独飞木雕,是模仿鸟类高空翱翔的滑翔翼型设计。

  地形图

  张衡也研究过地理学,根据他研究和考察的心得,画过一幅地形图。唐张彦远《历代名画记》卷三云:“衡尝作地形图,至唐犹存。”

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