1、地动仪是中国东汉科学家张衡创造的一传世杰作。张衡所处的东汉时代,地震比较频繁。张衡对地震有不少亲身体验,为了掌握全国地震动态,他经过长年研究,终于在阳嘉元年(公元132年)发明了候风地动仪,这也是世界上的第一架地动仪。
地动仪有八个方位,每个方位上均有口含龙珠的龙头,在每条龙头的下方都有一只蟾蜍与其对应。任何一方如有地震发生,该方向龙口所含龙珠即落入蟾蜍口中,由此便可测出发生地震的方向。
2、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。
3、指南车又称司南车,是中国古代用来指示方向的一种装置。它与指南针利用地磁效应不同,它不用磁性。它是利用机械传动系统来指明方向的一种机械装置。
其原理是,靠人力来带动两轮的指南车行走,依靠车内的机械传动系统来传递转向时两车轮的差动来带动车上的指向木人与车转向的方向相反角度相同,使车上的木人指示方向,不论车子转向何方,木人的手始终指向指南车出发时设置木人指示的方向,“车虽回运而手常指南”。
4、记里鼓车,又称记里车、大章车,中国古代用来记录车辆行过距离的马车,构造与指南车相似,车有上下两层,每层各有木制机械人,手执木槌,下层木人打鼓,车每行一里路,敲鼓一下,上层机械人敲打铃铛,车每行十里,敲打铃铛一次。
5、浑天仪是浑仪和浑象的总称。浑仪是测量天体球面坐标的一种仪器,而浑象是古代用来演示天象的仪表。浑仪发明者是我国西汉的落下闳,东汉时期伟大的科学家张衡进行改进。
中国现存最早的浑天仪制造于明朝,陈列在南京紫金山天文台。
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在东汉时期,中国出现了一位创制天球仪,候风仪,地震仪的天文学家张衡。
张衡于公元78年出生在河南南阳,家境贫苦。但他自幼喜欢读书,成年后曾在南阳郡做了几年文官,后来辞职回乡,潜心天文研究。中国汉朝先后出现了三种关于天体运动和宇宙结构的学说,这就是“盖天说”、“浑天说”和“宣夜说”。“盖天说”认为天在上,地在下,天像一个半圆形的罩子,大地像一个倒扣着的盘子。”“浑天说”主张天是浑圆的,日月星辰会转入地下,早期的浑天说认为大地是平的,改进的浑天说认为大地是球形的。“宣夜说”认为天没有一定形状,而是无边无际的充满气体的空间,日、月、星辰都飘浮在气体中。张衡根据自己对天体运行的认识和实际观察,认为“浑天说”比较符合观测实际。他还制作了一个能够精确演示浑天思想的“浑天仪”。
张衡的另一发明是制作了水运浑象,它是世界上第一架用水力发动的天文仪器。水运浑象实际上是个天文钟,通过它的等速旋转,可以报告时刻。世界上第一个可以测定地震方位的地动仪,也是这位古代科学家发明的。张衡还在《灵宪》等天文著作中,阐述了无限宇宙的思想,解释了月亮反射阳光和月食发生的原因。他对2500颗恒星的观测记录和“周天三百六十五度又四分之一度”的计算结果,和近代天文学非常接近。
公元117年,张衡根据浑天学说理论和对天象的实际观察,创造出了利用漏壶滴水推动的大型“漏水转浑天仪”。这是世界上第一台自动演示恒星和太阳周日运行的仪器
公元132年发明了界上第一台测定地震方位的科学仪器——地动仪
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。张衡关于齿轮系统的应用和相对运动的原理,被西方学者赞为“是一切控制论机械的祖先”。
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”和“指南车”的制造方法相同,所利用的差速齿轮原理,早于西方1800多年。
张衡制造的“瑞轮荚”(即活动日历),内装机关,在一个立轴上装15个拨板,依次分别作用于15个荚,按着应有的时刻升落,利用水力运动,从每月初一起,每天转出一片木叶,15日后每天再转入一片,到月落为止,循环旋转开合,使人们从而获得类似活动日历的效用。这是世界上最早的计时器。
张衡创造的“独飞木雕”是机械飞行器。它是模仿鸟类高空翱翔的又宽又长的滑翔翼型设计,靠腹内施机,加以控制,能飞数里。这一发明制造,比国外的机械飞行器早1500多年。
张衡制造的“候风仪”(即候风铜鸟),是气象学中预测风力风向的仪器。它与西方的候风鸡类似。但西方的候风鸡到12世纪才始见于记载,要比张衡的候风铜鸟晚了1000多年。
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
浑天仪,地动仪,侯风仪,独飞木雕,土圭(日影器)、活动日历等,最著名的是地动仪