公元132年，一位才華橫溢的中國天文學家、數學家和工程師張衡向漢朝廷呈獻了一項令人印象深刻的發明——世界上第一台地震儀。

地震儀是一種儀器，用于指示地震期間地球的震動。 不應将它與記錄運動的地震儀或地震儀混淆。 從本質上講，任何可以在最輕微的幹擾下傾倒的懸挂鐘擺或微妙平衡的物體都将起到地震儀的作用。 天真地相信在張衡發明之前不存在這樣的儀器。 但讓張恒的地震儀與衆不同的是它的靈敏度和判斷地震來源方向的能力。

　　張衡地震儀的複制品。 圖片來源：大英百科全書

　　張衡的樂器，似一個大酒壇，由青銅制成，直徑約六尺。 器外有八個龍頭，正對着羅盤的八個主要方向。 在龍頭下方，在器皿的底部，有八隻青蛙，嘴巴張開，頭向上傾斜。 罐子的内容未知，但懷疑其中裝有某種鐘擺裝置。

　　當地震來臨時，即使微弱到感覺不到，鐘擺也會随着震動的地面擺動，把一個金屬球從龍的嘴裡撞到青蛙的嘴裡。 球落下的方向表明震動是從哪裡來的。 落下的球落在青蛙的嘴上時也發出了巨大的聲音，提醒任何服務員注意地震。

　　張衡最初遭到質疑，但随着故事的發展，幾年後，終于落下了一個球。 因為沒有人在首都感受到任何震動，他的批評者認為該樂器是失敗的。 但幾天後，一位信使報告了一場嚴重的地震，地震發生在數百英裡外，發生在地震儀指示的确切方向上。

　　圖片來源：科學與社會圖片庫，來自 Endgadget。

　　地震儀的一種可能機制。 圖片來源：科學與社會圖片庫，來自 Endgadget。

　　在張衡死後的幾個世紀裡，據說其他中國知識分子已經成功地重新制作了張衡的地震儀，但沒有一種工作儀器能曆經歲月流逝而幸存下來。 當代作家描述了這種樂器的性質，但它的内部工作原理是一個謎。 例如，尚不清楚古老的鐘擺設計如何如此靈敏，以至于可以檢測到數百英裡外的地震，但又足夠穩定，僅能幹擾一組杠杆而不觸及其餘杠杆。

　　20 世紀曾嘗試建造張衡的地震儀，但這些複制品未能達到中國曆史記錄中描述的準确度和靈敏度水平。 就在 2005 年，來自中國科學院的一組地震學家和考古學家宣布他們已經創建了一個 功能齊全的複制品 。

　　在他們的版本中，研究人員隻使用了一個球，而不是八個單獨的球用于八個基本方向。 這個球被巧妙地平衡在樂器中心的一個薄基座上。 球的正上方是一個懸垂的鐘擺，輕輕接觸球。 當鐘擺擺動時，它輕輕地将球從底座上推下，從八個通道中的一個通道中移出，然後從龍的嘴裡出來。 這樣，儀器隻能被觸發一次，随後鐘擺的運動将無法僅僅因為沒有更多的球而将其他球從其他嘴裡敲出來。

　　張衡的地震儀可能已有1800年的曆史，但其背後的工作原理一直保持到近代基本不變。 基于擺錘的地震儀一直使用到 19 世紀。 現代地震儀使用複雜的電子設備，但傳感器仍然是一個懸浮的質量，一種鐘擺，由電力而不是機械杠杆和杆支撐。 一些儀器使用彈簧而不是鐘擺。

　　使用海底電纜進行地震檢測

　　2017 年，一組研究人員證明 ，通過測量地震事件引起的傳輸光脈沖相位波動，可以使用普通海底電信電纜檢測地震。 與位于空間單個點并因此僅測量一組地震波的地震儀相比，光纖在其整個長度上都受到地震幹擾，這使研究人員能夠提取有關地震的寶貴信息，而這可能是不可能的用地震儀。 在海底安裝地震儀既困難又昂貴，但已經有數千公裡的海底電纜在全球範圍内傳輸互聯網和語音數據。 通過利用現有的基礎設施，可以以極低的成本實現全球地震網絡。

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