地震在瞬間摧毀各類建築物，伴以海嘯、暴雨等極端氣候，引起火災、水災、泥石流等，給人類生産生活帶來極大災難。

長久以來人類沒有停止過地震活動的觀察。在沒有儀器監測地震活動之前，人們靠文字記錄地震，其詳細程度使得現在的地震學者可通過當時對地震破壞的描述，推測出地震烈度。

我國有文字可考的最早地震，記載于宋太宗期間《太平禦鑒》，該書轉引《墨子》： “墨子曰：三苗欲滅時，地震泉湧。” 在明本《墨子·非攻下第十九》（卷5）中記載：“昔者三苗大亂，天命殛之，日妖宵出，雨血三朝，龍生于廟，犬哭乎巿，夏有冰，地坼及泉，五谷變化，民乃大振。”東漢許慎《說文解字》釋為：坼，裂也。而 “三苗大亂”事件在戰國時魏國史官所作的《竹書紀年》中提到，“三十五年帝命夏後征有苗”，夏後即大禹。據此粗略推算，有記錄的最早地震距今已有四千多年曆史。

人類遭遇地震，一方面感到巨大的恐懼，另一方面也表現出極大的興趣并試圖對地震現象加以研究、量化。東漢陽嘉元年（公元132年），我國古代傑出的科學家張衡發明了候風地動儀，其功能是确定地震發生的時間和方位。漢順帝陽嘉三年十一月壬寅（公元134年12月13日），地動儀的一個龍機突然發動，吐出銅球，掉進蟾蜍的嘴裡。當時在京師洛陽的人們卻絲毫沒有感覺到地震的迹象，幾天後，一千多裡外的隴西（今甘肅省天水地區）飛馬來報，證實那裡前幾天确實發生了地震，這個事件顯示了地震儀的靈敏度。

按照現代觀點，候風地動儀僅僅能監測地震發生的大緻方位和時間，不能測出震源位置及地震強度，還不能與現代意義上的“地震儀”相比。但是這一發明偉大之處在于，人類第一次嘗試用機械器具來感知地震，并且獲得了成功；在此之前和候風地動儀失蹤之後的近1700年裡，人類對于地震仍然局限于“感知”範圍内，而地震學的知識也因為這些限制遲遲未能發展。

到了17世紀，偉大的英國科學家伊薩克·牛頓（Isaac Newton，1643―1727年）在《自然哲學的數學原理》一書中總結并發表于了“牛頓運動定律”。牛頓第二運動定律為：物體的加速度跟物體所受的合外力成正比，跟物體的質量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。即：ΣF=ma或F=ma，這為計算地震作用提供了堅實的力學基礎。

公元1876年，英國學者米爾恩（J.Milne、采礦工程師）、格雷（T.Gray，電報工程師）和美國的物理學家尤因(J.A.Ewing)受聘來到日本東京帝國工程學院任教，剛剛登陸日本就體驗了一次地震，驚恐之餘，他們對于傳說中“鲶魚作怪”而引發的“地震”發生興趣。為了記錄下“地震”，他們和日本同事一起發起成立了日本地震學會，并且開始着手研制使用地震儀。

不久，Ewing根據懸擺理論設計出第一台地震儀，由于測定地震動水平方向周期，稱為“擺式地震儀”，如圖1.1-2，其原理簡述如下。

質量為m的重錘，懸挂于長l（無質量）的繩子上，則擺在鉛錘平面内的運動方程為：

式中，

若

足夠小，則上式簡化為：

其固有周期即為

“擺式地震儀”恰巧記錄了1880年11月3日發生在日本橫濱的災害地震，取得了寶貴的“地震圖”，這是早期反映“地震波真面目”的地震圖。直到一百多年以後的今天，地震圖依然是科學家研究地震的重要手段之一。

1881年，Gray設計出了垂直擺，由于測定地震動水平方向周期，如圖1.1-3，其振動周期為：

式中，

為彈簧承重時長度的增量。

根據動力學基本原理制造振動裝置，再輔以信号放大裝置、記錄裝置等，就可制造出可供應用的地震儀，客觀而及時地将監測地面某個地點的振動記錄下來。由地震儀記錄下來的振動是一條具有不同起伏幅度的曲線，稱為地震譜。曲線起伏幅度與地震波引起地面振動的振幅相應，它标志着地震的強烈程度。從地震譜可以清楚地辨别出各類震波的效應。縱波與橫波到達同一地震台的時間差，即時差與震中離地震台的距離成正比，離震中越遠，時差越大。由此規律即可求出震中離地震台（即監測點）的距離，即震中距。

圖1.1-4為1919台灣地震時，在日本東京記錄的水平震動的地震圖。

圖1.1-4東京記錄的1919台灣地震圖

1930年，李善邦在北平開始創建鹫峰地震台，負責組裝、調試德國進口的維歇爾式機械地震儀，并于當年9月20日13時02分02秒記錄到第一次地震。

現代地震儀最重要的發展是應用地震檢波器組合。這種組合，有些由幾百個地震儀組成，都連接到一個單獨的中心記錄器上。通過對不同地點産生的地震波圖的進行比較，研究者可以确定震中位置。地震儀主要量測弱震動，提供發震時間與大小、震源地點和力學特性等，從而使地震學者了解震源機制、地震波所經路線的介質、地震波特性及傳播規律。

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