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两千年多岁的地动仪 :预知地震?臣妾做不到啊

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来源:原创 时间:2017-08-11 14:46:57 访问:383 次
  『汉,永和三年,二月初三。
  这一天,都城洛阳的那台奇怪的机器,忽然发出了一声“叮”的声响。
  那是那台机器上朝着西北方向的那条龙,忽然吐下了含在口里的钢珠,恰巧落在下面张口等着的铜蟾蜍嘴里。
  张衡走上前去,拿起了钢珠,望向西北方,皱起了眉头。
  “有地震了。”他说。
  周围的人面面相觑,有人甚至嗤笑了一声。
  没有人有任何震动感觉。
  三天后,陇西的信使快马加鞭赶到洛阳报告:陇西地震,二郡崩塌!
  京城上下,无不震动。人们奔走相告:“张衡大人的那台地动仪,神了!”』

  这段故事,是对《后汉书·张衡传》中一段记录的扩写。原文只有35个字:“尝一龙机发而地不觉动,京师学者咸怪其无征,后数日驿至,果地震陇西,于是皆服其妙。”提起“地动仪”这三个字,对于中国人而言,实在是太熟悉的一个名词。究竟是什么原理,让地动仪能感知地震,而且还能辨明方位,从龙嘴里吐出铜珠?



  传说地动仪中有一根倒立的、重心较高的长木椎,处于不稳定状态,这和倒竖一个啤酒瓶相似。当地震波传来时,仪器的底座起始的运动方向是指向震中,向相反方向的。由于本身的惯性作用,这时候木椎倒下的方向,就是指向震中的。木椎倒下触发了这个方向的一个杠杆,杠杆带动这个方向的一个龙头,龙头就释放了口中的木珠,从而指示了震中的方向。

  而这两天想必大伙一定被两则地震消息给刷屏了,一个是08月08日21时19分发生在四川阿坝州九寨沟县发生7.0级地震;另一个是8月9日7时27分,在新疆博尔塔拉州精河县发生 6.6级地震。有网友疑问,为什么不能用地动仪提前预测并大幅度减少伤亡呢?

  其实《后汉书》的记载向我们提供了一些有用信息:

  首先,地动仪绝不是地震预测仪。它只有在地震发生之后才起作用,只不过能比从驿卒更早地通知京城的人士罢了。这就好比我们看到闪电,就知道接下来很可能会听到雷声,但在闪电发生时,雷声也已经同时发生,只不过还没有传到我们耳朵里罢了。

  其次,根据地震波的传播机理,地动仪是不太可能做到“验之以事,合契若神”的。地震发生时,从震源会发出两种波:一种叫P波,是纵波,它引起的物体震动方向和波的前进方向一致;一种叫S波,是横波,它引起的物体震动方向和波的前进方向垂直。P波的速度比S波快,因此最先到达地面,形成地震波中的初波。据初波的震动方向就可以知道震源方向。

  但初波非常微弱,因为它只能从震源直直地向着地震波接收处地面传播的P波,而这部分P波携带的能量只占地震波全部能量的一小部分。如果候风地动仪能敏感到对“第一哨”初波就做出响应,那么足以有许多别的和地震无关的震动,比如在它附近跺脚,能引起它的反应,从而让人误把许多不是地震的震动也当成是地震。但如果要让候风地动仪保持一定的“迟钝”性,它又有可能无法“感觉”到地震的初波,直到之后的各种波陆续传来时才被“惊醒”,可是这些迟来的波的震动方向已经完全不能代表震源的方向了。

  何况,记录一次地震必须有三个要素:发震时刻,震中位置和震级(地震强度)。候风地动仪只能记录震中方向。几台地动仪“联网”也可测出震中位置;但它却无法记录发震时刻,更无法记录震级。

  地震仪的技术到底发展到什么程度了?

  如今,记录地震波的仪器称为地震仪,它能客观而及时地将地面的振动记录下来。其基本原理是利用一件悬挂的重物的惯性,地震发生时地面振动而它保持不动。由地震仪记录下来的震动是一条具有不同起伏幅度的曲线,称为地震谱。曲线起伏幅度与地震波引起地面振动的振幅相应,它标志着地震的强烈程度。从地震谱可以清楚地辨别出各类震波的效应。纵波与横波到达同一地震台的时间差,即时差与震中离地震台的距离成正比,离震中越远,时差越大。由此规律即可求出震中离地震台的距离,即震中距。值得注意的是,地震仪只能用于测量地震的强度、方向,并不能用于预测地震。

  况且,地球每年要发生2万多次地震,5级以上的超过2千次,6级以上100多次,7级以上也有10多次(多数发生在无人或人口稀少的地方,因此你不知道),这其中有1/3发生在中国,这些数据都可从usgs(美国地质勘探局)的统计数据上可以看到。一有蛛丝马迹就预警的话和“狼来了”也没什么区别,无谓地焦虑只会扰乱自己的判断。

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【 责任编辑:赵云蕾 】

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