地震儀

世界最早地震儀是張衡發明的。地震儀是銅鑄的，形狀像一個酒樽，四周有八個龍頭，龍頭對着東、南、西、北、東南、西南、東北、西北八個方向。龍嘴是活動的，各自都銜着一顆小銅球，每一個龍頭下面，有一個張大了嘴的銅蛤蟆，儀器的內部中央有一根銅質“懸垂擺”，柱旁有八條通道，稱為“八道，還有巧妙的機關。經過公元134年的甘肅西南部的地震試驗，完全證實了它檢測地震的準確性。它比歐洲創造的類似的地震儀早了1700多年。可惜的是東漢地動儀早已失傳，我們看到的地動儀都是後人根據史籍復原的。 ^[1] 

地震儀制成後，安置在洛陽。在公元138年的一天，京都和往常一樣，周圍並沒有什麼動靜，但是小鋼球卻異乎尋常地從龍口裏吐了出來，落到蛤蟆嘴裏。激揚的響聲，驚動了四周，人們紛紛議論，大地並沒有震動，地震儀為什麼會報震呢？大概是地震儀不靈吧？誰知過了沒有幾天，隴西（今甘肅省西部）發生地震的消息便傳來了，事實生動地證明了地震儀是何等的靈敏、何等的準確！

由於地動儀只是記錄了地震的大致方向，而非記錄地震波，所以相當於是驗震器，而非真正意義上的地震儀。張衡發明的地震儀開創了人類使用科學儀器測報地震的歷史。對此，長期以來中外科學家一直給予極高的評價。認為它是利用慣性原理設計製成的，能探測地震波的主衝方向。在科學技術還很落後的2世紀初能做到這一點，是極其難能可貴的。它和國外類似的地震儀相比，早了1千多年。

近代的地震儀在1880年才製成，它的原理和張衡地動儀基本相似，但在時間上卻晚了1700多年。

中國第一個地震觀測台是1930年由著名地震學家李善邦主持建立的，位置在北京鷲峯。經過半個多世紀的奮鬥，中國地震台由一個發展到幾百個，已擁有全國基本台網，大地震速報台網，都可以由地震儀記錄下來，並報送到中國地震局分析預報中心，使中國地震觀測技術處於世界前列。

第一台真正意義上的地震儀由意大利科學家盧伊吉·帕爾米里於1855年發明，它具有複雜的機械系統。這台機器使用裝滿水銀的圓管並且裝有電磁裝置。當震動使水銀髮生晃動時，電磁裝置會觸發一個內設的記錄地殼移動的設備，粗略地顯示出地震發生的時間和強度。

第一台精確的地震儀，於1880年由英國地理學家約翰·米爾恩在日本發明，他也被譽為“地震儀之父”。在帝國大學的同事詹姆斯·尤因和托馬斯·格雷的幫助下，約翰·米爾恩發明出多種檢測地震波的裝置，其中一種是水平擺地震波檢測儀。這個精妙的裝置有一根加重的小棒，在受到震動作用時會移動一個有光縫（一個可以通過光線的細長縫）的金屬板。金屬板的移動使得一束反射回來的光線穿過板上的光縫，同時穿過在這塊板下面的另外一個靜止的光縫，落到一張高度感光的紙上，光線隨後會將地震的移動“記錄”下來。大部分地震儀仍然按照米爾恩和他助手的發明原理進行設計。科學家將繼續通過研究地殼的移動和擺錘的擺動的關聯性來探測地球的震動。

1906年俄國王子鮑里斯·格里芩發明了第一台電磁地震儀，在這台機器的設計中，他利用了19世紀由英國物理學家邁克爾·法拉第提出的電磁感應原理。法拉第的感應原理認為磁鐵磁力線密度的改變可以產生電荷。在此基礎上，格里芩製造出一種儀器，可以在感受到震動時將一個線圈穿過磁場，產生電流並將電流導入檢流計中，檢流計可以測量並直接記錄電流。電流隨後移動一面鏡子，如同米爾恩所製作的引導光線的金屬板一樣。這個電子裝置的優點在於記錄器可以放置在實驗室裏，而地震儀可以被安放在比較偏僻的的可能會發生地震的地點。

20世紀時，核能測試檢測系統的出現促進了現代地震儀的發展。儘管地震會對人身和財產安全造成巨大損失，直到地下核爆炸的威脅促使世界性的地震監測儀網絡（WWSSN）於1960年建立後，地震儀才被大規模地投入使用，在60多個國家共設立了120多台地震儀。

發展於第二次世界大戰後，普雷斯·尤因地震儀使研究者能夠記錄長週期地震波－－波在相對較慢的速度下傳遞很長時間。這種地震儀使用的擺與米爾恩模型中所使用的類似，不同的是使用一條有彈性的金屬線代替樞軸支撐加重的小棒以減少摩擦。戰後還對地震儀進行了以下改進，引進自動計時器使計時更加準確，使用獅子讀出器，可以將數據放入計算機中進行分析等。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。通過對不同地點產生的地震波圖的進行比較，研究者可以確定震中位置。

記錄地震波的儀器稱為地震儀，它能客觀而及時地將地面的振動記錄下來。其基本原理是利用一件懸掛的重物的慣性，地震發生時地面振動而它保持不動。由地震儀記錄下來的震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，它標誌着地震的強烈程度。從地震譜可以清楚地辨別出各類震波的效應。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的距離，即震中距。

值得注意的是，地震儀只能用於測量地震的強度、方向，並不能用於預測地震。

在地震研究中使用的地震儀主要有三種，每一種都有與它們將要測量的地震震動幅度（速度和強度）相應的週期（週期指的是擺完成一次擺動所需的時間長度，或者來回擺動一次所需的時間）。

一般用於研究初次和二次震動，測量移動速度最快的地震波。這是因為這些地震波移動速度太快，短週期地震儀在不到一秒鐘的時間就能完成一次擺動；它同樣能夠放大記錄下來的地震波圖，使研究人員能夠看出地殼瞬間運動的軌跡。

使用的擺錘一般需要20秒左右的時間完成一次擺動，可以用來測量跟隨在地殼初次和二次震動後的較緩慢的移動。地震檢測儀網絡使用的就是這種類型的工具。

具有最長擺錘擺動週期的地震儀叫超長型或寬波段地震儀。寬波段地震儀的應用越來越廣泛，通常能夠對全世界範圍內的地殼運動提供更為全面的信息。

記載的地動儀發機原理是施關發機。整個記載説中有都柱傍行八道施關發機。都柱在地動儀中心位置，它是內部有結構的柱子。所謂的候風機件就在其中。牙機的延伸部分叫關，關注八道之內與候風部件接近。其之間的縫隙不足一毫米。地震波到來，侯風部件擺動到關的位置推動關移動觸發牙機。產生機發吐丸的結果。這是其真正的工作原理。牙機可以做到這地震波波前到來時發機。理論上牙機 的靈敏度可以做到一個幾何點。其它發機方式都不是候風地動儀的。

以下説法不對。請注意對比閲讀。

地動儀中有一根倒立的、重心較高的長木椎，處於不穩定狀態，這和倒豎一個啤酒瓶相似。當地震波傳來時，儀器的底座起始的運動方向是指向震中，向相反方向的。由於本身的慣性作用，這時候木椎倒下的方向，就是指向震中的。木椎倒下觸發了這個方向的一個槓桿，槓桿帶動這個方向的一個龍頭，龍頭就釋放了口中的木珠，從而指示了震中的方向。

地動儀不能判定震中的距離和大小。

地震儀原理的解釋出現在《新概念英語》第四冊的一篇課文上。文章的題目為《記錄地震》。那麼，地震儀是如何工作的呢？最粗糙的測試地震的方法是將不同高度的小圓柱體放在一個水平的平面上，當地震發生時，這些圓柱體會倒下。不同程度的地震會導致不同穩定性的圓柱體倒下。也就是説，當地震不強烈時，僅僅那些最不穩定的圓柱體倒下，而地震很強時，所有的圓柱體都會倒下。這只是簡單的一個測試地震的方法，無法精確的記錄地震的波動狀況。因此，這種測試工具需要進一步改進。

我們知道，當我們寫字的時候，筆在紙上移動，從而留下了痕跡。相反，如果我們保持筆不動而紙移動，我們也可以在紙上留下痕跡。這種原理可以用來記錄地震的波動情況。有些人會擔心，當地震發生時，紙和筆都在動，如何可以精確的記錄地震的運動情況呢？我們可以做一個小試驗。取一段長線（一米足矣），在線的一頭繫上一個重物，用手拿住線的另一頭，將重物懸於空中，但是保持重物的低段剛好輕輕接觸地面，然後輕輕的前後左右的擺動拿着線的手，你會發現重物的低端幾乎不會移動。這其中的原理就是慣性。線一端已經隨手的移動而移動，但是重物的一端由於慣性的作用，仍然保持在原處。也許移動的手會對重物的位置產生影響，這種影響已經通過長長的線大大地削弱了。同樣的道理，如果，我們將紙放在下面，用一支可以書寫的筆代替重物，我們就可以記錄地震的波動情況了。

事實上，為了記錄更精確，平鋪的紙可以用一個隨着輪子轉動的紙圈代替，這樣，當地震沒有發生的時候，筆會在紙上留下一條直線，當地面發生於此垂直的波動時，就會在紙上留下波浪狀的記錄。但是，問題是，無法記錄與直線同方向的波動。但是，多個不同方向的設備可以削弱這些不利情況。隨着科學發着，這些問題已得到解決。