汉顺帝永和3年 （公元138年）2月3日，安放在京城洛阳的地动仪的 正对着西方的龙嘴突然张开，一个铜球从龙嘴中吐出，掉在蟾蜍口中。可当 时在京城洛阳的人们对地震没有丝毫感觉，于是人们议论纷纷，怀疑地动仪 不灵验；那些本来就不相信张衡的官僚、学者乘机攻击张衡是吹牛。可是没 隔几天，陇西（今甘肃省东南部）便有人飞马来报，说当地前几天突然发生 了地震。于是人们对张衡创制的地动仪“皆服其妙”。陇西距洛阳有1000 多里，地动仪标示无误，说明它的测震灵敏度是相当高的。据《张衡传》所 记洛阳人没有震感的情况来分析，地动仪可以测出的最低地震裂度是3度左 右 （按我国12度地震烈度表计），在1800多年前的技术条件下，这可以说 是一项非常伟大的成就。
张衡的地动仪创造成功了，历史上出现了第一架记录地震的科学仪器。 在国外，过了一千多年，直到公元13世纪，古波斯才有类似仪器在马拉哈天 文台出现；而欧洲最早的地震仪也是出现在地动仪发明1700多年以后了。
然而，由于封建王朝的统治者对于科学技术上的发明创造素来不加重 视，所以张衡在地震方面的研究和发明，得不到他们的支持。地动仪创造出 来以后，不仅没有得到广泛地推广使用，就连地动仪本身也不知在什么时候 毁失了，这实在是科学技术史上的一大损失。
张衡地动仪的内部结构原理，史书上的记载非常简略，使人无法详知， 这是很令人遗憾的。在张衡以后，我国历史上有几位科学家对于地动仪有过 专门的研究。例如南北朝时的河间（今河北省河间县）人信都芳曾经把浑天、 欹器、地动、铜乌、漏刻、候风等机巧仪器的构造，用图画绘写出来，并且 加以数学的演算和文字的说明，并把这些资料编成一部名叫《器准》的科技 名著；隋朝初年的临孝恭也写过一本《地动铜仪经》的著作，对地动仪的机 械原理，作了一些说明。但是这些重要著作，也没有能够留传下来。近代中 外科学家做了不少研究工作，提出了一些复原方案。1959年，中国历史博物 馆展出了王振铎复原的张衡地动仪模型。但是在准确测定地震方向的问题 上，王振铎的模型和《后汉书·张衡传》中的记载仍有出入。
张衡地动仪的内部机械的具体构造，虽然早已失传了，可是近年来我国 的科学技术工作者，凭借他们所掌握的现代科学知识，依据《后汉书·张衡 传》的有关记载，参照考古资料，经过多方面的探索，终于考证推论出1800 多年前张衡制造的地动仪的机构原理，并且设计了这座仪器的想象图。
《后汉书·张衡传》中所载地动仪“中有都柱，傍行八道，施关发机”， 这是地动仪的主要结构。根据许多学者的反复研究，张衡地动仪的基本构造 符合物理学的原理，它同近代地震仪一样，是利用物体力学的惯性来拾取大 地震动波，从而进行远距离测量的。这个原理到现在也仍然在沿用。王振铎 先生比较正确地推断出这座仪器是由两部分组成：一部分是竖立在仪器樽形 部位中央的一根很重的铜柱，铜柱底尖、上大，相当于表达惯性运动的摆， 张衡叫它作“都柱”；另一部分是设在“都柱”周围和仪器主体相接联的八 个方向的八组杠杆机械 （即在都柱四周围连接八根杆子，杆子按四面八方伸 出），直接和八个龙头相衔接）。这八根杆子就是《后汉书·张衡传》中的
“傍行八道”，也就是今天机械学上所说的“曲横杆”。这两部分都设置在 一座密闭的铜体仪中央。但因为“都柱”上粗下细，重心高，支面小，象个 倒立的不倒翁，这样便极易受震动——即令是微弱的震动——而倾倒。遇到 地震时仪体随之震动，只有“都柱”由于本身的惯性而和仪体发生相对的位 移，失去平衡而倾斜，推开一组杠杆，使这组杠杆和仪体外部相联的龙嘴张 开，吐出铜球，掉在下面的蟾蜍口中，通过击落的声响和铜球掉落的方向， 来报告地震和记录地震的方向。
张衡设计的地动仪，也是他的唯物主义自然学说的形象体现。地动仪的 仪体似卵形，直径和浑象同样大，象征浑天说的天。立有都柱的仪器平底， 表示大地，在天之内。仪体上雕刻的山、龟、鸟、兽象征山峦和青龙、白虎、 云雀、玄武二十八宿。乾、坤、震、巽、坎、离、艮、兑等八卦篆文表示八 方之气。八龙在上象征阳，蟾蜍在下象征阴，构成阴阳、上下、动静的辩证 关系。都柱居于顶天立地的地位，是按照古代“天柱”的说法作的布局。而 其中的机关自然是采用了杠杆结构。
张衡的这一卓越发明，不仅体现了科学家的智慧和创造精神，而且也反 映了我国东汉时期的先进科学文化水平，这是令我们感到无比骄傲的。
除了地动仪外，张衡还创造了另一个气象学上的仪器，这就是候风仪。 以前许多人以为“候风仪”和“地动仪”是同一种仪器，据最近科学家的研 究，这种认为是错误的。《后汉书·张衡传》里“阳嘉元年，复造候风、地 动仪”这句话，是说张衡在当年同时创造了候风仪和地动仪两个仪器。不过
《后汉书·张衡传》中没有记载候风仪的构造。现在我们把有关候风仪的情 况介绍一下。
竺可祯先生在 《中国过去气象学上的成就》一文里写道：“在气象仪器 方面，雨量器和风信器都是中国人的发明，算年代要比西洋早得多。《后汉 书·张衡传》： ‘阳嘉元年，复造候风、地动仪。’《后汉书》单说到地动 仪的结构，没有一个字提到候风仪是如何样子的，因此有人疑心以为候风、 地动仪是一件仪器，其实不然。《三辅黄图》是后汉或魏晋人所著的。书中 说：“长安宫南有灵台，高15仞，上有浑仪，张衡所制；又有相风铜乌，遇 风乃动。’明明是说相风铜乌是另一种仪器，其制法在 《汉书》上虽然说得 不详细，但是根据《观象玩占》书里所说的：“凡俟风必于高平远畅之地。 立5丈竿，于竿者作盘，上作三足乌，两足连上外立，一足系下内转，风来 则转，回首向之，乌口衔花，花施则占之。’即可以知道张衡的候风铜乌和 西洋屋顶上的候风鸡是相类似的。西洋的候风鸡到12世纪的时候始见之于载 籍，要比张衡候风铜乌的记载迟到1000年。”
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