趣味地震學(xué)（25）：張衡改寫了歷史＊

馮 銳

（中國地震臺(tái)網(wǎng)中心，北京 100045）

若沒有這些科學(xué)先驅(qū)的發(fā)現(xiàn)，人類歷史將完全不同，這些杰出人才都是開創(chuàng)型的思想家……

——美《偉大的科學(xué)家》掛圖

美國的這份教學(xué)掛圖介紹了全世界16 位偉大科學(xué)家，有伽利略、牛頓、巴斯德、居里夫人和愛因斯坦等，張衡（78—139）是唯一的中國科學(xué)家。他們的共同特點(diǎn)是揭示出客觀世界的規(guī)律，與傳統(tǒng)觀念進(jìn)行了不懈地斗爭。

除了文學(xué)、天文等方面的成就外，張衡最杰出的貢獻(xiàn)是發(fā)明了地動(dòng)儀，人類第一次利用了物體的慣性，開創(chuàng)了測(cè)震學(xué)的廣闊應(yīng)用領(lǐng)域（圖1）。

圖 1 測(cè)震學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域Fig. 1 Application of seismometry

盡管地動(dòng)儀的輝煌已為人知，但對(duì)它的認(rèn)識(shí)卻不能如蜻蜓點(diǎn)水般的淺嘗輒止。值得靜下心來，知其然也知其所以然，了解測(cè)震學(xué)史的基本發(fā)展脈絡(luò)，在前人研究的基礎(chǔ)上寫出自己對(duì)宇宙萬物的新認(rèn)識(shí)。

1 從地動(dòng)儀到驗(yàn)震器

1.1 張衡地動(dòng)儀

東漢靈臺(tái)是世界最早的科學(xué)機(jī)構(gòu)之一，公元59年啟用，張衡自115 年起先后主持靈臺(tái)工作14 年。

靈臺(tái)的渾儀、渾象、葭莩律管、日晷、漏壺、相風(fēng)銅鳥等觀測(cè)儀器，都是對(duì)自然現(xiàn)象的縮微和模仿。反映出古代“法象為器，制器尚象”的制作原則，地動(dòng)儀亦不例外。

張衡對(duì)地震的關(guān)注大約從公元119 年始，他的老家南陽在3 月10 日發(fā)生了強(qiáng)地震。他又在京師洛陽親歷過120 年1 月17 日的日食地震和121 年冀南?魯西地震。在124 年隨安帝東巡時(shí)，還經(jīng)歷過當(dāng)?shù)氐挠嗾鸹顒?dòng)，125 年負(fù)責(zé)處理過地震瘟疫事宜。128 年2 月22 日天水地震，京師亦震感強(qiáng)烈，漢順帝下詔廣征對(duì)策。這個(gè)時(shí)候，啟動(dòng)了地動(dòng)儀的研制工作。

張衡基于觀察地震現(xiàn)象的經(jīng)驗(yàn)積累，講道：

陰陽未和，災(zāi)眚?qū)乙?。天道雖遠(yuǎn)，兇吉可見。

132 年8 月地動(dòng)儀問世，成功測(cè)到134 年12 月13 日的隴西地震（圖2）。朝廷鑄鼎為賀，鐫刻了地動(dòng)儀圖樣。

漢末戰(zhàn)亂，地動(dòng)儀失傳。魏文帝登基的公元220 年被視為失傳的時(shí)間下限。目前僅在《續(xù)漢書》《后漢紀(jì)》《后漢書》《鼎錄》4 份史料中發(fā)現(xiàn)了有關(guān)地動(dòng)儀的記載。

圖 2 地動(dòng)儀成功測(cè)到134 年隴西地震（吳冠英，2015）Fig. 2 Longxi earthquake was detected by Zhang Heng’s instrument (Wu Guanying，2015)

史料研究表明，張衡很早就有一個(gè)重要認(rèn)識(shí)——地震和地裂必須明確區(qū)分開：地裂地陷是以垂直方向?yàn)橹鞯念澏额崉?dòng)，而地震是以水平方向?yàn)橹鞯膿u晃擺動(dòng)。他是同時(shí)代唯一認(rèn)識(shí)到這點(diǎn)的人，首先使用了“震裂”一詞，并對(duì)二者賦予了不同的占卜含義。說明，地動(dòng)儀的研制是有明確的模仿對(duì)象和技術(shù)追求。

人類二千年的實(shí)踐表明，能自動(dòng)區(qū)分出地面這兩種運(yùn)動(dòng)的天然結(jié)構(gòu)惟有懸掛物和水面。

懸掛物具有普遍性、高靈敏和易觀測(cè)特點(diǎn)。漢代的懸掛物已經(jīng)極其大量地出現(xiàn)在日常生活中，一旦晃動(dòng)起來就會(huì)像秋千般晃個(gè)不停，易于觀察，所造成的心理恐懼會(huì)留下深刻的印象。在這點(diǎn)上，古今人們的感官認(rèn)識(shí)并沒有區(qū)別。于是，“地震發(fā)生——懸掛物搖晃”會(huì)表現(xiàn)出大量的、穩(wěn)定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，為千百萬群眾察覺和關(guān)注?！澳７聭覓煳铩^(qū)分出地震和地裂”的原始概念，應(yīng)該是誕生地動(dòng)儀科學(xué)思想的物質(zhì)基礎(chǔ)：

不是地震它不動(dòng)，只有地震它才動(dòng)

學(xué)術(shù)界最普遍接受的觀點(diǎn)是，張衡地動(dòng)儀的“中有都柱，傍行八道”系指懸掛的重物具有8 個(gè)方向晃動(dòng)的自由度，儀器被隴西地震的面波所觸發(fā)。這種特殊的儀器稱之驗(yàn)震器（Seismoscopoe）——能驗(yàn)證地震發(fā)生的儀器。

1.2 地動(dòng)儀復(fù)原模型

地動(dòng)儀的第一個(gè)復(fù)原模型是日本的服部一三（I Hattori，1851—1929）于1875 年繪制的，國內(nèi)外在百余年間共提出過13 種概念性復(fù)原模型，都未做過專業(yè)檢驗(yàn)，與歷史條件和資料的限制有關(guān)。我國于2003 年啟動(dòng)了地動(dòng)儀的科學(xué)復(fù)原研究，2008 年通過國家鑒定，具有良好的驗(yàn)震功能，更加符合史料記載，現(xiàn)在已被國內(nèi)外廣泛接受和宣傳[1-2]，2019 年正式收入國家審定的義務(wù)教育教科書（圖3）。

對(duì)地動(dòng)儀的工作過程，有這樣的認(rèn)識(shí)：

地震時(shí)，尊體基座被反復(fù)地水平搖晃，但懸掛的沉重都柱卻因慣性繼續(xù)保持靜止，尊體與都柱間出現(xiàn)了相對(duì)位移，導(dǎo)致小關(guān)球能脫離都柱的限位而滑出。于是重現(xiàn)了古書的“地動(dòng)搖尊，尊則振”現(xiàn)象，繼而“一龍發(fā)機(jī)，而七首不動(dòng)”。非地震時(shí)，地面以垂直方向的顫抖為主，懸掛都柱與尊體間沒有相對(duì)位移，也就不會(huì)吐丸（圖4）。

1.3 西方的驗(yàn)震器

西方的測(cè)震研究，也是從驗(yàn)震器起步的。

1703 年，法國工程師D H Feuille 發(fā)明了水銀驗(yàn)震器，由水銀溢出來判斷地震。1751 年意大利L A Bina 神父發(fā)明了單擺驗(yàn)震器（圖5），重錘為石塊，尖端插在水托起的沙盤中。1795 年意大利A Filomrino設(shè)計(jì)了“單擺震鈴”，在重錘的3 個(gè)方向掛上小鈴，由震鈴響聲判斷地震（圖10 中上部），與張衡地動(dòng)儀的蟾蜍震響有點(diǎn)相似。

在Feuille 的道路上走得最遠(yuǎn)的，是維蘇威火山監(jiān)測(cè)臺(tái)主任L Palmieri（1807—1896）。他在1856 年利用兩個(gè)灌滿水銀的U 形管來檢測(cè)水平運(yùn)動(dòng)，由螺旋彈簧觀測(cè)垂直運(yùn)動(dòng)，再用對(duì)運(yùn)動(dòng)敏感的電觸點(diǎn)來確定地震時(shí)間，并記錄在紙條上（圖6）。該儀器曾在日本1775—1885 年間使用過[3]。

到19 世紀(jì)末，大量的五花八門的驗(yàn)震裝置（包括1875 年意大利Cecchi 的儀器）都被實(shí)踐淘汰。

結(jié)論擺在桌上：驗(yàn)震的關(guān)鍵是監(jiān)測(cè)地面的水平運(yùn)動(dòng)，除利用張衡的擺和Feuille 的液面外，沒有發(fā)現(xiàn)第三條道路[3-4]。

圖 3 國家新審定的教科書對(duì)張衡地動(dòng)儀的介紹Fig. 3 Zhang Heng’s seismoscope introduced in national textbook

圖 4 地動(dòng)儀的工作過程[2]Fig. 4 Working process of Zhang Heng’s seismoscope[2]

2 從驗(yàn)震器到地震儀

英國人米爾恩（John Milne，1850—1913），實(shí)現(xiàn)了從驗(yàn)震器到地震儀的飛躍。

他是位精力旺盛、好奇心強(qiáng)烈的人，年輕時(shí)曾獨(dú)自跑到中東沙漠去探險(xiǎn)。25 歲被日本聘請(qǐng)為地質(zhì)礦物學(xué)教授，赴任途中又單人獨(dú)馬地徒步橫穿了歐亞大陸，歷經(jīng)一年多的苦難居然從英國走到了東方！在中國，大為驚嘆地訪問了北京、上海、長城和大運(yùn)河。在日本生活20 年，娶了日本妻子堀川，最早研究了張衡地動(dòng)儀，發(fā)明了現(xiàn)代地震儀，組建了日本地震學(xué)會(huì)、日本地震臺(tái)網(wǎng)……。

1876 年Milne 到達(dá)日本后，很快就得知1 700 多年前的中國發(fā)明過一種儀器，測(cè)到了遠(yuǎn)處的地震，遂陷入深深地迷戀之中。1880 年2 月的橫濱地震后，他索性轉(zhuǎn)向地震學(xué)，對(duì)張衡地動(dòng)儀開展了大量模擬試驗(yàn)，繪出了復(fù)原模型（圖7）。1883 年把《后漢書》中有關(guān)地動(dòng)儀的內(nèi)容翻譯成英文，并且首次向西方介紹了張衡：“人類的第一架地震儀器是中國人張衡發(fā)明的”，明確指出：

圖 5 早期的各種驗(yàn)震器[3-4]Fig. 5 Historical seismoscopes[3-4]

圖 6 Palmieri 水銀驗(yàn)震器（1856）[4]Fig. 6 Palmieri mercury seismoscope（1856）[4]

圖 7 米爾恩的地動(dòng)儀復(fù)原模型（1883）Fig. 7 Reconstructed model proposed by Milne（1883）

張衡地動(dòng)儀的價(jià)值決不僅僅在于它是一個(gè)古老的發(fā)明，更重要的在于，它竟以極其相近的思路留給了現(xiàn)今時(shí)代的科學(xué)儀器許多有意義的啟迪。

在對(duì)張衡地動(dòng)儀完成了50 多種結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)以后，他得出結(jié)論：對(duì)測(cè)震來說懸垂擺是最精確的結(jié)構(gòu)，而且它的自振周期必須越大越好。他還和Gray 做過一件高6.4 m、自振周期5 s 的懸垂擺地震儀，但不理想。1889 年得知，德國利用1872 年Z?llner 水平擺重力儀偶然記錄到了一次日本地震。大受啟發(fā)：在水平擺的旋轉(zhuǎn)軸傾角很小的時(shí)候，擺的自振周期可以非常大，恰好克服了懸垂擺的技術(shù)瓶頸。也就是說，張衡的懸垂擺和Z?llner 的水平擺之所以都能夠測(cè)到地震，因?yàn)樗鼈兌叽嬖诒举|(zhì)上的聯(lián)系（圖8）。

在1887 年Gray-Milne 試驗(yàn)儀器的基礎(chǔ)上，米爾恩在1893 年發(fā)明了世界上第一部現(xiàn)代地震儀——高50 cm、長1 m，擺錘500 g，周期幾百秒的水平擺，配有光記錄器（圖9）。它只對(duì)地面的水平運(yùn)動(dòng)有反應(yīng)，不怕垂直向的非地震的干擾。也可以說，這是一種帶有放大器、記錄器、計(jì)時(shí)器的“高級(jí)驗(yàn)震器”——不是地震它不動(dòng)，只有地震它才動(dòng)。

圖 8 測(cè)震儀器從懸垂擺到水平擺的演化Fig. 8 The evolution of from Vertical to Horizontal Pendulums

圖 9 地震儀雛形（1887）和首套地震儀結(jié)構(gòu)（1893）Fig. 9 Gray-Milne 1887 and Milne 1893 Seismographs

1895 年7 月，他在英國建設(shè)了首個(gè)地震臺(tái)站，又在全球60 多個(gè)國家布設(shè)了80 多臺(tái)Milne 地震儀，組建全球第一個(gè)地震臺(tái)網(wǎng)，創(chuàng)立“國際地震數(shù)據(jù)中心”，出版了全球4 136 個(gè)破壞性地震的目錄，發(fā)表了大量科學(xué)報(bào)告，成為舉世公認(rèn)的現(xiàn)代地震學(xué)奠基人。

世人著實(shí)震驚：東西方科學(xué)的發(fā)展竟然有著如此緊密歷史鏈，在地震學(xué)上譜寫了一曲“創(chuàng)新—繼承—再創(chuàng)新”的高歌——先有張衡，后有米爾恩；先有驗(yàn)震器，后有地震儀。張衡地動(dòng)儀的杰出科學(xué)地位在1 700 多年后得到了世界的公認(rèn)：這是人類的第一臺(tái)地震儀器（圖10），地動(dòng)儀被西方稱為“中國驗(yàn)震器”（Chinese Seismoscope），公元132 年作為人類文明的一個(gè)里程碑載入青史（圖11）。

這些情況，國內(nèi)在1917 年以后方知曉。

圖 10 美國《偉大的科學(xué)家》和《測(cè)震》的科普掛圖Fig. 10 Posters of American science education

圖 11 美國大理石墻壁的世界重大發(fā)明中，刻有“地動(dòng)儀，公元132”字樣Fig. 11 The world significant invations listed on an american wall

3 現(xiàn)代地震儀的前進(jìn)

3.1 地震計(jì)的3 個(gè)關(guān)鍵參數(shù)

地震儀seismograph 和驗(yàn)震器seismoscope 的區(qū)別是什么？

簡單講，地震儀不僅能像驗(yàn)震器那樣檢測(cè)到地震信號(hào)，更要能長時(shí)間地、連續(xù)地記錄下來地面運(yùn)動(dòng)的完整軌跡，且這種振動(dòng)不限于天然地震。為此，擺式驗(yàn)震器被改進(jìn)和升級(jí)成地震計(jì)（seismometer），再配以計(jì)時(shí)—阻尼—記錄器之后就構(gòu)成了地震儀。

地震計(jì)的核心當(dāng)為慣性。

問題在于，所有的物體都有慣性，但不是所有的結(jié)構(gòu)都能檢測(cè)到地震波，高技術(shù)的要求也不是所有的驗(yàn)震器都能達(dá)到的。有3 個(gè)關(guān)鍵參數(shù)必須處理好：

3.1.1 周期

一個(gè)鑰匙鏈就是一個(gè)擺式地震計(jì)（圖12，地動(dòng)儀原理相同）。當(dāng)手指快速振動(dòng)時(shí)，質(zhì)量塊的慣性會(huì)維持靜止不動(dòng)，則可從相對(duì)位移中檢測(cè)出地面運(yùn)動(dòng)。前提條件：單擺的自振周期必須遠(yuǎn)大于手指（即地面運(yùn)動(dòng)）的振動(dòng)周期，否則質(zhì)量塊會(huì)隨著手指一起運(yùn)動(dòng)，沒有相對(duì)位移量！

圖 12 地震計(jì)的原理Fig. 12 Principle of seismometer

難點(diǎn)是，天然地震波的頻帶非常寬，周期0.01—1 000 s，地動(dòng)幅度可相差10 個(gè)數(shù)量級(jí)，決定了不可能用一種頻帶的地震計(jì)滿足所有的要求，特別是檢測(cè)到低頻長周期信號(hào)，難上加難。

3.1.2 阻尼

質(zhì)量塊在外力作用下呈受迫運(yùn)動(dòng)，需要長時(shí)間的只反映地面運(yùn)動(dòng)、不出現(xiàn)秋千般的自由震蕩，阻尼成為必備。大阻尼時(shí)，可以檢測(cè)到地動(dòng)速度；中等阻尼時(shí)，能檢測(cè)到地動(dòng)的位移或加速度，取決于擺的固有周期接近、大于、或小于地動(dòng)周期。于是，不同頻段的地震儀還要再劃分成位移計(jì)、速度計(jì)、加速度計(jì)等，數(shù)據(jù)處理也是不一樣的。

3.1.3 恢復(fù)力

擺的慣性質(zhì)量塊不是一個(gè)絕對(duì)靜止的基準(zhǔn)點(diǎn)，欲長時(shí)間地維系原始位置，就需要施加恢復(fù)力（圖13）。一旦它受力偏離原點(diǎn)后，能讓把它“拉回”原位。于是，產(chǎn)生恢復(fù)力的彈簧剛度、轉(zhuǎn)軸簧片的彈性系數(shù)就不能隨意，會(huì)對(duì)自振周期、阻尼效果、系統(tǒng)穩(wěn)定性帶來影響。負(fù)反饋系統(tǒng)的應(yīng)用也是解決這個(gè)困難的途徑之一。

圖 13 擺的恢復(fù)力Fig. 13 Restoring force

20 世紀(jì)的科技快速發(fā)展，彈簧、鋼片、吊絲、游絲、扭力等，都可以產(chǎn)生必要的恢復(fù)力；液體、氣體、電磁阻尼，任人挑選；垂直、水平、倒立、斜拉擺結(jié)構(gòu)亦能大顯身手（圖 14）……各種適應(yīng)性強(qiáng)、性能優(yōu)異的地震儀被研制出來[5]。觀測(cè)任務(wù)已經(jīng)涉足礦山、電站、滑坡、工業(yè)生產(chǎn)、石油勘探等廣大領(lǐng)域。

圖 14 地震儀的各種擺式結(jié)構(gòu)Fig. 14 Different pendulum in seismograph

圖 15 是我國 1942 年自行研制的第一臺(tái)現(xiàn)代地震儀，機(jī)械杠桿放大熏煙式地震儀，放大倍率 152，李善邦設(shè)計(jì)、秦馨菱參加。在第二次世界大戰(zhàn)的艱苦歲月中完成，傳達(dá)出了中國人民不屈不饒的意志和堅(jiān)強(qiáng)力量，國際上亦相當(dāng)重視。

圖 15 李善邦設(shè)計(jì)的中國第一臺(tái)現(xiàn)代地震儀（1942）Fig. 15 The first modern seismograph in China designed by Li Shanbang（1942）

3.2 現(xiàn)代地震儀的3 個(gè)時(shí)代

第1 個(gè)時(shí)代是以1893 年英國米爾恩地震儀和1901年德國維歇爾（E Wiechert，1861—1928）地震儀為代表（圖16），這個(gè)時(shí)代的測(cè)震儀都是機(jī)械式。維歇爾儀器是首臺(tái)倒立擺，重錘的恢復(fù)力由下端點(diǎn)的兩塊鋼彈簧片提供，放大倍率200—2 000，空氣阻尼器。1930年前后，曾為我國造了一臺(tái)超大型件，擺錘重達(dá)17 t！至今還能在南京地震臺(tái)工作。這類儀器的放大倍率、動(dòng)態(tài)范圍和頻帶寬度都較窄，也沒有垂直分量。

圖 16 維歇爾倒立擺地震儀結(jié)構(gòu)示意圖Fig. 16 Weichert inverted pendulum seismograph

第2 個(gè)時(shí)代以1906 年俄國伽里津（B B Galitzin，1862—1916）電磁地震儀問世為代表，垂直向運(yùn)動(dòng)的檢測(cè)靠懸掛彈簧實(shí)現(xiàn)（圖17），實(shí)現(xiàn)了三分量的完整觀測(cè)系統(tǒng)。電磁換能的引進(jìn)使測(cè)震技術(shù)登上新臺(tái)階，成為半個(gè)多世紀(jì)的地震計(jì)主流。檢測(cè)到的機(jī)械運(yùn)動(dòng)被轉(zhuǎn)換成電學(xué)量之后，就可以方便地經(jīng)過電流計(jì)或者用光學(xué)放大、抑或用電子放大，使地震計(jì)的靈敏度大大提高。但是電磁換能必須有大幅、或快速的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，故而對(duì)地震波的長周期檢測(cè)一直受到限制。

第3 個(gè)時(shí)代即當(dāng)今的力平衡反饋地震計(jì)，以2002年德國Stuttgart 大學(xué)Wielandt 設(shè)計(jì)的STS-2 地震計(jì)為代表[6]，頻帶加寬到0.1—300 s、動(dòng)態(tài)范圍達(dá)140 dB。

圖 17 伽里津垂直向電磁地震儀Fig. 17 Galitzin electromanetic seismograph

圖18 的框圖解釋了原理：反饋力在始終平衡著質(zhì)量塊的慣性力，從而維持了質(zhì)量塊的位置不變（或極微弱），于是反饋電流的大小就與地面（即儀器框架）振動(dòng)的加速度成比例了，這就是“力平衡”地震計(jì)（force-balance seismometer）的核心思想。換句話說，地面運(yùn)動(dòng)信號(hào)已經(jīng)轉(zhuǎn)移、反應(yīng)到反饋電流的變化中了，構(gòu)成了一個(gè)機(jī)械-電子相互耦合的系統(tǒng)。在儀器的整體響應(yīng)和輸出當(dāng)中，主要決定于反饋網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)，而不是機(jī)械系統(tǒng)和換能器的因素。數(shù)字化的反饋系統(tǒng)能夠極大地?cái)U(kuò)展頻寬，方便地控制阻尼和機(jī)電常數(shù)，便于后期的數(shù)據(jù)傳輸和分析處理。

圖 18 力平衡反饋地震計(jì)原理[6]Fig. 18 Block diagrams of feedback seismometer[6]

目前，全球已普遍采用這種力平衡長周期的數(shù)字化地震計(jì)，我國的三分量一體化的新型儀器亦成地震監(jiān)測(cè)的主體儀器（圖19）。

圖 19 我國BBVS 三分量一體化的力平衡地震計(jì)Fig. 19 BBVS force-balance seismometer

4 專用儀器

4.1 旋轉(zhuǎn)和光纖地震儀

圖20 是擺式旋轉(zhuǎn)地震儀的基本結(jié)構(gòu)，兩個(gè)對(duì)稱安置的水平擺可以測(cè)出地面的旋轉(zhuǎn)角，進(jìn)而通過線圈切割磁力線送出電信號(hào)加以放大。圖21 利用了磁流體動(dòng)力學(xué)（Magneto-Hydrodynamics）原理，不旋轉(zhuǎn)的慣性重錘被施加傳導(dǎo)電流，當(dāng)永磁鐵隨著外殼旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁通場(chǎng)與電流體間的相對(duì)速度便會(huì)產(chǎn)生徑向感應(yīng)電場(chǎng)，可以經(jīng)電子放大而檢測(cè)出來[7]。

圖 20 擺式旋轉(zhuǎn)地震儀[7]Fig. 20 Rotation seismograph of pendulum[7]

在光纖通訊中，如果光纜的局部位置出現(xiàn)格柵、壓力變化，會(huì)產(chǎn)生反射光信號(hào)傳播回來，從而能通過干涉技術(shù)檢測(cè)出擾動(dòng)波形并確定擾動(dòng)源位置（圖22）。我國在西氣東輸系統(tǒng)工程中已經(jīng)應(yīng)用了這個(gè)技術(shù)。美國為監(jiān)控圣安德烈斯斷層帶的活動(dòng)，在南加州Santa Cruz 海域還利用海底光纜構(gòu)建了地震網(wǎng)，發(fā)現(xiàn)了若干未知的構(gòu)造。國際上建議，利用全球海底光纜開展海域地震監(jiān)測(cè)（圖23）。

4.2 行星測(cè)震儀器

美國1969—1977 年登月的阿波羅（Apollo）計(jì)劃、2018 年探測(cè)火星的洞察（InSight）計(jì)劃，測(cè)震儀器都是三分向慣性擺，頻段0.01—50 Hz（圖24），置于隔熱的真空箱中。已經(jīng)不同程度地揭示了行星內(nèi)部結(jié)構(gòu)、震源分布、隕石撞擊和固體潮汐規(guī)律。對(duì)今后的登陸提供了基礎(chǔ)信息，也是深化認(rèn)識(shí)地球的對(duì)照物。

張衡留給后世的，不僅是科學(xué)技術(shù)的發(fā)明，還有他高尚的品質(zhì)和情操。在朝廷政治環(huán)境下，他曾被迫坐過5 年公車司馬令的冷板凳，公元126 年重聘他任太史令時(shí)，還導(dǎo)致他10 余年的官位和俸祿都不會(huì)晉升（圖25）。張衡當(dāng)時(shí)講：

圖 21 磁流體測(cè)震原理[7]Fig. 21 Detector principle of magneto-hydrodynamics[7]

圖 22 光纖檢波原理Fig. 22 Principle of fiber detector

圖 23 全球光纖測(cè)震Fig. 23 Detection of submarine optical cable

圖 24 月球測(cè)震儀Fig. 24 Detector of moonquake

圖 25 張衡（78—139）Fig. 25 Zhang Heng（78—139）

人生在勤，不索何獲……。

君子不患位之不尊，而患德之不崇；

不恥祿之不夥，而恥智之不博。

正是這種精神，鼓舞著他發(fā)明了地動(dòng)儀，也伴隨他度過了136 年貶謫河間之后的余生。

他是我們學(xué)習(xí)的榜樣，中華民族的光榮和驕傲。

作者對(duì)莊燦濤研究員的認(rèn)真指導(dǎo)、提供資料和圖片，深表謝意。

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