候风地动仪

汉代在机械方面的另一杰出成就，是张衡发明的著名的候风地动仪。中国古代对地震这一自然灾变早有认识，有世界上最丰富的地震记录，从而产生了创制地震仪的科学构想。张衡生于东汉章帝建初三年（公元 78 年），《后

汉书·五行志》载，从公元 92 年起，连年发生地震，出现地裂、山崩等灾变。正是在这种地震频仍和战国以来机械学发展的基础上，经过刻苦的钻研、摸索，张衡在阳嘉元年（公元 132 年）制成了世界上第一台地震仪（候风地动仪），比欧洲同类仪器早一千七百年。据《后汉书·张衡传》，候风地动仪是用精铜铸造，形似酒樽，直径约 1.94 米，高约 2.72 米的大型仪器。器内正中立有“都柱”，周围有八条滑道（“八道”），装有八组杠杆。樽体周围按东、南、西、北、东北、东南、西北、西南八个方向排列铸有八个龙头， 分别对应“八道”。龙头口含铜丸，下蹲八个张口向上的铜制蟾蜍。它的原理和现代倒立式震摆相同。当地震震中较远时，由于体波（在地球内部传播的地震波）传播速度较快，首先被仪器接收，因惯性作用，都柱倾倒，通过杠杆作用，龙口张开，铜丸落入蟾蜍口中，发出响声，即可报知地震。文献记载及现代实验表明，这种装置能测得一、二级的无感地震。地动仪和张衡所制浑仪、浑象都设在洛阳灵台。有一次陇西发生地震，地动仪的西方龙口落下铜丸，从而作出正确的记录。过了几天，人们才从驿马邮传知道陇西地震的确讯。这证实了地动仪的准确性和可靠性，是符合科学原理的。它的结构和形象，由王振铎先生复原，现陈列在中国历史博物馆内。此外，张衡还发明了水运仪象（“作浑天仪，以漏水转之于室内”），这是我国第一台用水力作动力的天文仪器，又是最早的机械计时器。

《西京杂记》记载：“汉朝舆驾祠甘泉汾阴，备千乘万骑。太什执辔， 大将军陪乘，名为大驾。司南车，驾四，中道。⋯⋯记道车，驾四，中道。” 沈约所著《宋书》与《宋史》都说张衡制作过司南车，或称指南车。记道车又叫记里鼓车。它利用车轮的转动自动表示出车行的里数，和现代汽车上的里程表的作用相同。