张衡是我国东汉时期伟大的天文学家、数学家、发明家、地理学家、文学家，在东汉历任郎中、太史令、侍中、河间相等职。晚年因病入朝任尚书，于永和四年（139年）逝世。今天的人们对他了解最多的应该就是耳熟能详的地动仪了。
候风地动仪模型
小编曾经也是一个爱思考小朋友，当年对于张衡发明的地动仪的原理与功能也存在许多疑问，而且当年的教材资料表述也不够准确，都给解释成预测地震的仪器了，其实现在看来，它其实只是检测地震发生方位的设备，不过这样也算是超强科技了，因为今天分布全世界的地震台网仪器干的也只是这个活，只不过更加详细点而已。
《后汉书·张衡传》详细记载了地动仪的一些信息，候风地动仪用精铜制作而成，圆径八尺，汉八尺约合当今之一米八-九的样子，其外形像一个酒樽。地动仪里面有精巧的结构，主要为中间的都柱和它周围的八套牙机装置。候风装置候风摆的周围与8组牙机机械装置之一部关相互靠近。此处为底座上的沟槽，叫八道。工作原理是侯风摆运动到关的位置触发牙机，再击发吐丸。在樽的外面相应地设置8个龙首，口含小铜丸，每个龙头下面都有一只蟾蜍张口向上。如果有地震被检测，都柱之内侯风摆则轻微摆动，此即可触发牙机。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。牙机的触发需求小到可以在地震波第一时间运作，称为合契若神。
候风地动仪结构原理推测
不过因为种种原因，原版的候风地动仪很早遗失了，现存仿品多是近代包括国外一些专家学者按照文献推理仿制的，由于理解不同，仿品的结构与运作方式也有很大差异。对于地震的监测效果也是众说纷云，上图中是目前被认为比较接近原型一种结构原理。候风地动仪最出彩的表现就是对公元138年陇西大地震的预测，距近已1800余年，这是正史中明确记载的。
地震横波与纵波
因为无法准确复原以及验证，国内外亦有很多学者对张衡地动仪提出质疑。不过近代地震仪的发明人，英国地震学权威米尔恩教授，这位第一个将《后汉书·张衡传》翻译成英文的人，曾大量实验“悬垂摆”以验证张衡地动仪，并且公开宣称：“人类历史上第一个地震仪是中国的张衡发明的”。
悬垂摆原理
对于地动仪的称谓，古代为什么是‘ 候风’？一种解释是古人认为，地震是因为阴阳两气相搏而成。我们现在的科学认为是地壳板块和板块之间相互挤压而产生地震。既然有气的变化，那么就会产生风，所以它叫候风。张衡做的装置就是来测定气的变化的，气的变化就是风，那么哪个地方有地震，哪个方向就有气的变化，就有风来, 就可以测到。当然这个‘风’还是跟震动有关的。‘阴阳气’是用一种物理的概念而不是神秘的概念来解释地震，应该说是当时的科学。两汉是中国古代思想形成的一个重要时期，也是整个中国科学技术发展大框架的基本形成期。譬如天文观测、天文历法、机械理论、数学、医学等很多领域在这个时期都有很突出的发展。后人不是一定就比前人高明， 我们一定不能小看前人。张衡对很多自然现象都有解释，比如五星运动和日月食，也制造了水运浑仪这样的高水平天文仪器。
閱讀更多 資深機械設計師 的文章
