El principio del sismómetro que mide terremotos
Según investigaciones realizadas por académicos, Zhang Heng ya había utilizado el principio de inercia en mecánica en ese momento, y la "columna única" en realidad actuaba como un péndulo inercial. Al mismo tiempo, Zhang Heng debe tener cierta comprensión de la propagación y direccionalidad de las ondas sísmicas. Estos logros fueron muy notables en ese momento. Sin embargo, no fue hasta 1880 en Europa que se fabricó un instrumento similar, más de 1.700 años después de la invención de Zhang Heng. En cuanto a la estructura del sismógrafo, actualmente existen dos versiones populares: el modelo de Wang Zhenduo (1951), es decir, la "columna única" es un cilindro similar a una botella de vino, y el mecanismo para controlar la boca del dragón está alrededor del " una sola columna". Este modelo ha sido ampliamente rechazado recientemente. Feng Rui (2005) de la Oficina Sismológica propuso otro modelo, es decir, el "pilar único" es un péndulo con una pequeña bola debajo, ubicado en la intersección de los toboganes en forma de "metro" (es decir, el "pilar único" mencionado en "Libro de la dinastía Han posterior" "cerrar"). Durante un terremoto, el "pilar único" mueve la bola y la bola golpea el mecanismo que controla la apertura de la boca del dragón. Además, el modelo de Feng Rui también cambió el sapo de frente a la botella a frente a la botella, actuando como las patas del instrumento. El modelo fue simulado y probado y los resultados coincidieron con los registros históricos. Entonces, ¿cómo es la estructura interna de un sismógrafo? Muchos estudiosos han discutido esto. Ya en las dinastías del Sur y del Norte, Xindufang de la dinastía Qi del Norte escribió "Qi Zhun", y Gong Lin de principios de la dinastía Sui escribió "Zhen Bronze Ware Sutra", los cuales tienen descripciones, patrones y métodos de producción. Desafortunadamente, ambos libros se perdieron después de la dinastía Tang. La teoría de Wang Zhenduo tiene la mayor influencia en la investigación moderna. Basándose en especulaciones anteriores, Wang Zhenduo analizó varias estructuras posibles dentro del sismógrafo y finalmente concluyó que el principio de funcionamiento de una sola columna es similar al péndulo invertido de los sismógrafos modernos. Específicamente, el capitel es un pilar de cobre que cuelga boca abajo en el centro del cuerpo del piano, con ocho caminos construidos alrededor del capitel. Los pilares están erguidos y tienen un centro de gravedad alto. Cuando hay un terremoto, pierde el equilibrio y cae sobre uno de los ocho lados. Hay una palanca en Eight Alleys llamada máquina de dientes. La palanca pasa por el cuerpo del aparato y se conecta al techo del grifo. Después de que la columna se inclina hacia el túnel, se empuja la palanca para levantar la mandíbula del grifo y escupir bolitas de cobre, lo que actúa como una alarma. La investigación de Milne sobre el sismómetro de Zhang Heng y el sismómetro moderno
El sismómetro está hecho de cobre puro, con un círculo de dos metros y medio y una tapa convexa que parece una botella de vino. La superficie es de color amarillo dorado, con ocho dragones dorados en la parte superior, que se encuentran en las ocho direcciones: este, oeste, sur, norte, noreste, sureste, noroeste y suroeste. El dragón yacía con la cabeza gacha, sosteniendo una pequeña bola de cobre en la boca, frente al sapo agachado en el suelo con la boca abierta. En el centro de la cavidad del sismógrafo se encuentra un pilar de cobre, grueso en la parte superior y delgado en la parte inferior. Hay ocho barras horizontales alrededor del pilar de cobre, llamadas "ocho carriles", y cada barra horizontal está conectada a un grifo. El pilar de cobre es un dispositivo oscilante y se utilizan ocho canales para controlar y conducir la dirección del movimiento del pilar de cobre. Cuando el sismómetro es impactado por ondas sísmicas, el pilar de cobre caerá en la dirección del terremoto, empujando la barra transversal y el grifo en la misma dirección para abrir la boca del dragón. La bola de cobre caerá en la boca del sapo y emitirá un sonido. , recordando a la gente la hora y la dirección del terremoto. Se coloca una cuenta en la plataforma. Si presionas ligeramente hacia abajo, aquí es donde rodarán las cuentas. Por poner otro ejemplo, si encendemos una vela y la colocamos sobre una mesa irregular, siempre caerá hacia el lado inferior. Los sismógrafos se diseñan basándose en estos principios simples. Los terremotos pueden extenderse a grandes distancias, pero si están demasiado lejos la gente no puede sentirlos, pero los sismómetros pueden detectarlos con precisión. Sin embargo, los científicos chinos creen que el principio de funcionamiento del sismógrafo debería ser el "principio del péndulo", es decir, el sismógrafo utiliza la inercia de la columna de suspensión para probar terremotos, en lugar del principio de estructura interna de simplemente erigir un sismógrafo de Zhang Heng en la parte inferior del instrumento como se describe en los libros de texto históricos actuales. Los registros de los libros de historia son muy breves y no pueden entenderse en detalle. Esto es muy lamentable. Después de Zhang Heng, varios científicos de la historia china llevaron a cabo investigaciones especializadas sobre sismógrafos. Por ejemplo, durante las dinastías del Norte y del Sur, la gente de Hejian (hoy condado de Hejian, provincia de Hebei) creía que Du Fang había pintado las estructuras de utensilios exquisitos como Hun Tian, Biqi, Earthquake, Wu Tong, Liu Diao, Hou. Feng, etcétera. Con imágenes, cálculos matemáticos y descripciones de texto, estos materiales se compilaron en una obra maestra científica y tecnológica llamada "Qizhun". En los primeros años de la dinastía Sui, Lin también escribió un "Libro de sismología de bronce", que exponía los principios mecánicos de los sismógrafos. Pero estas importantes obras no han sido transmitidas. En los tiempos modernos, los científicos chinos y extranjeros han realizado muchos trabajos de investigación y propuesto algunos planes de reparación. Durante 1959, el modelo de sismómetro de Zhang Heng restaurado por Wang Zhenduo se exhibió en el Museo de Historia de China. Sin embargo, todavía existen discrepancias entre el modelo de Wang Zhenduo y los registros del "Libro de la biografía posterior de Han·Zhang Heng".
Aunque la estructura específica del mecanismo interno del sismógrafo de Zhang Heng se ha perdido hace tiempo, ha sido revelada por trabajadores científicos y tecnológicos chinos en los últimos años.
Utilizaron conocimientos científicos modernos, basados en los registros relevantes de la biografía de Zhang Heng en la última dinastía Han, y consultaron datos arqueológicos. Después de varias exploraciones, finalmente dieron con el mecanismo y los principios del sismómetro de Zhang Heng hace más de 1.800 años. diseñó un diagrama ficticio de este instrumento.
El sismómetro registrado en el "Libro de la biografía posterior de Han·Zhang Heng" es la estructura principal del sismómetro. Después de repetidos estudios por parte de muchos académicos, la estructura básica del sismógrafo de Zhang Heng es consistente con los principios de la física. Al igual que los sismómetros modernos, utiliza la inercia de la mecánica del objeto para captar ondas de movimiento del suelo y realizar mediciones a larga distancia. Este principio todavía se utiliza hoy en día. El Sr. Wang Zhenduo resumió correctamente que este instrumento se compone de dos partes: una parte es un pesado pilar de cobre erigido en el centro de la parte con forma de botella del instrumento. La parte inferior del pilar de cobre es puntiaguda y la parte superior hacia arriba, lo que equivale a un péndulo que representa el movimiento de inercia. Zhang Heng lo llamó "Zizhu"; la otra parte son ocho grupos de maquinaria de palanca de ocho direcciones (es decir, ocho polos están conectados alrededor del "Dou Zhu" y se extienden en todas direcciones), que están conectados directamente a los ocho grifos. Estas ocho varillas son los "Ocho Caminos" en la biografía de Zhang Heng de la última dinastía Han, que también son los "Qiheng" en la mecánica actual. Estas dos partes están ubicadas en el centro del instrumento de cobre adjunto. Sin embargo, debido a que el "Dude Bamboo" es grueso en la parte superior y delgado en la parte inferior, con un centro de gravedad alto y una pequeña superficie de apoyo, como un vaso invertido, es extremadamente susceptible a las vibraciones, incluso a las vibraciones débiles. Cuando ocurre un terremoto, el cuerpo del instrumento vibra. Sólo el "único pilar" se mueve debido a su propia inercia en relación con el cuerpo del instrumento. Pierde el equilibrio y se inclina. Un conjunto de palancas se abren, provocando la boca del dragón. asociado con el exterior del cuerpo del instrumento para abrirse, escupir una bola de cobre y caer dentro de ella desde la boca del sapo de abajo, se informa el terremoto y se registra la dirección del terremoto a través del sonido del derribo y el. Dirección en la que cae la bola de cobre.
El sismómetro diseñado por Zhang Heng es también un reflejo de su visión materialista de la naturaleza. El sismógrafo tiene forma ovalada y el mismo diámetro que un elefante, simbolizando lo que Hun Tian llama el cielo. La base plana del instrumento con letras mayúsculas representa la Tierra, que se encuentra en el cielo. Las montañas, tortugas, pájaros y animales tallados en el cuerpo del barco simbolizan montañas, dragones verdes, tigres blancos, alondras y basalto. Bagua y escrituras de sellos como Qian, Kun, Zhen, Xun, Kan, Li, Gen, Dui, etc. representan los espíritus de todas las direcciones. Los ocho dragones en la parte superior simbolizan el yang, y el sapo en la parte inferior simboliza el yin, formando una relación dialéctica entre el yin y el yang, arriba y abajo, movimiento y quietud. La capital figura en una posición inflexible y está organizada según el antiguo dicho de "Tianzhu". La institución adopta naturalmente una estructura apalancada.
Este asombroso invento de Zhang Heng no solo refleja la sabiduría y el espíritu creativo de los científicos, sino que también refleja el avanzado nivel científico y cultural de China en la dinastía Han del Este, lo que nos enorgullece enormemente.
Además del sismómetro, Zhang Heng también creó otro instrumento meteorológico, que es el meteorómetro. En el pasado, mucha gente pensaba que el "medidor meteorológico" y el "sismómetro" eran el mismo instrumento. Según recientes investigaciones realizadas por científicos, esta opinión es errónea. La frase "En el primer año de la familia Yang, el Fenghou y el sismógrafo fueron reconstruidos" escrita por Zhang Heng de la dinastía Han posterior significa que Zhang Heng creó el Fenghou y el sismógrafo al mismo tiempo. Sin embargo, la estructura de este instrumento meteorológico no está registrada en la "Biografía de Zhang Heng". Ahora vamos a contarte algo sobre el medidor del tiempo.
El Sr. Zhu Kezhen escribió en el artículo "Los logros meteorológicos pasados de China": "En términos de instrumentos meteorológicos, los pluviómetros y las veletas son inventos de China, mucho antes que los países occidentales. Biografía de Zhang Heng de la dinastía Han posterior: 'Yang En el primer año de la dinastía Jia, Fenghou y el sismógrafo fueron reconstruidos. La dinastía Han posterior solo habla de la estructura del sismógrafo y no se sabe cómo se ve el meteorómetro. Algunas personas sospechan que el meteorómetro y el sismómetro son el mismo instrumento, pero no lo son. "La imagen" fue escrita por personas de la dinastía Han posterior o de las dinastías Wei y Jin. El libro dice: "Hay una plataforma espiritual en el. al sur del Palacio de Chang'an, a 15 metros de altura, con una esfera armilar hecha por Zhang Heng también hay una apariencia mutua de viento y cobre, que se mueve cuando encuentra el viento; Obviamente significa que el viento es otro tipo de instrumento musical. Su método de preparación no está registrado en detalle en "Hanshu", pero según el libro "Guanxiang Zouzhan" sí está registrado: "Cada viento debe ser en un lugar alto y plano. Coloca un plato de 5 pies en el poste, haz tres pies en el poste, párate con dos pies afuera, ata un pie hacia abajo y gíralo hacia adentro, date la vuelta cuando llegue el viento, pon la flor en tu boca. , es decir, florecerlo. Podemos saber que "Esperando el viento" y "Esperando el pollo del viento" en Occidente comenzaron a registrarse en libros en el siglo XII, 1.000 años después de lo que registró Zhang Heng. "
Además del argumento del Sr. Zhu Kezhen, hay otros tres materiales sobre meteorómetros. (1) Según el "Libro del Han·Guan Bai posterior", hay 42 funcionarios afiliados a Taishi Ling, 3 de los cuales están a cargo del puesto de "Hou Feng". Se puede ver que fabricar instrumentos meteorológicos y observar el clima están dentro del alcance de las responsabilidades de Zhang Heng. (2) "Misceláneas de Xijing" contiene un artículo sobre "La Guardia de Honor del Emperador y Fenghe".
De esto se puede inferir que el instrumento "Xiangfengwu" no sólo se puede instalar en la plataforma, sino también en el vehículo. Es posible que el meteorómetro se haya inventado antes que Zhang Heng. Aunque el medidor meteorológico fabricado por Zhang Heng ha sido mejorado, no es un nuevo invento particularmente sobresaliente, por lo que los registros históricos no entrarán en detalles. (3) En el libro "Qi Zhun" escrito por Xin de la dinastía Wei del Norte, el terremoto, el clima y Wu Tong se enumeran como tres elementos en el "Zhentong Jing" de Lin de la dinastía Sui no hay ninguna palabra "Esperando el viento"; . Por tanto, por un lado podemos inferir que las estructuras de los dos objetos pueden no ser exactamente iguales, por otro lado, también podemos pensar que los sismógrafos y los instrumentos meteorológicos son dos instrumentos completamente diferentes;
Lo cierto es que además del sismógrafo, Zhang Heng también inventó el instrumento meteorológico. A través de estas discusiones, también podemos vislumbrar la creación y aplicación de instrumentos meteorológicos durante la dinastía Han en mi país. Al mismo tiempo, también demuestra que Zhang Heng es un gran pionero en la historia de la ciencia en mi país. Es serio y responsable de su puesto, puede combinar la realidad con la investigación científica y sabe aprender de la experiencia científica. sus predecesores para innovar y mejorar. poste de señal