张衡地动仪的诞生

地动仪的诞生有着深厚的历史背景,本文旨在探讨张衡科学思想的形成过程和物质基础.张衡生活在东汉文化发展的顶峰时期,“观察异象、辨别凶吉”的朴素愿望是研制地动仪的原始动力.作者追溯了当时的历史背景、张衡的学术历程、地动仪的问世过程,分析了东汉早期的地震活动、古代的地震观念和灵台科学活动的特点.指出地动仪的研制起步于公元128年,张衡基于感性认识升华出两个地震概念——地震的位置可按方位判断、地震和地裂必须加以区别,这使地动仪的研制有了明确的技术追求.仪器制作上,张衡崇尚“制器尚象”的原则.地动仪的测震原理模仿了悬挂物(即天然验震器)对地震的反应,技术实现上借鉴了门闩类的触发机构,还通过龙首吐丸的方式留下了发生地震的物质证据,这3个关键问题的解决成就了公元132年地动仪的问世和134年的成功验震,构成他科技创新的完整内容.地动仪的发明深化了人类对自然规律的认识,对当时的东汉及其后世界文化的发展具有积极意义.     

张衡地动仪与公元134年陇西地震

陇西地震是张衡地动仪的惟一测震实例,亦是检验地动仪复原模型是否合理的一个关键性判据. 但长期以来,一直被误作公元138年2月28日的金城——陇西地震, 因与史料矛盾而被国内外的研究所否定. 本文通过对史料的详细考证, 特别分析了《后汉书》对陇西地震的描写、 各种史料揭示的当时历史背景、 张衡的生平、 张衡的诗文、 汉代地名考, 对比了清朝5次历史地震, 估算了其烈度衰减, 得出结论: 这次陇西地震的时间应为公元134年12月13日（阳嘉三年十一月壬寅）. 作为一个粗估, 其震中在天水一带, 震级约7级. 张衡晚年的悲剧也与这次地震有关. 本文还利用近年3次陇西地震在洛阳台的宽频带地震记录, 从震级定义、 数字宽频带地震记录和小震记录合成大震记录等3个方面进行了数值模拟. 得到洛阳灵台处的水平向最大地动位移应为6~8 mm,最大加速度则不大于10-2m/s2. 这些结果对新完成的张衡地动仪的科学复原模型起到了重要的定量检测作用.      

东汉时期地震与社会科学文化的关系——张衡地动仪发明的背景研究

以张衡发明地动仪为切入点,通过对《后汉书》所载东汉历史地震资料的汇总分析,探讨东汉时期地震的频度、影响程度和破坏程度。针对地震发生后,朝廷制定的救灾策略和震后救灾实效,研究东汉时期地震对社会的影响,分析张衡发明地动仪的社会文化科学背景,探讨张衡发明地动仪的基础条件。     

公元138年陇西郡地震考证

根据历史资料对公元１３８年陇西郡地震进行了考证，认为该次地震的震中应在青海省民和县与甘肃省临洮县之间，震中位置为北纬３５．９°，东经１０３．３°．震中烈度为Ⅸ，震级为６３４．对该次地震的区域构造背景也进行了讨论．据史料记载，张衡地动仪曾记录到了这次地震．     

房山县上方山古地震补遗

古地震是专指发生在人们运用地震仪器测定地震的时、空、强三要素之前的破坏性地震。公元132年我国科学家张衡发明的侯风地动仪,虽然是世界上最早的地震仪器,但按其性能还只是一种验震器,因此,古地震的时限可确定在1890年,即凡发生在公元1890年以前的地震均可称古地震     

对张衡地动仪的重新复原

张衡在公元132年创制的地动仪是人类在地震学的首创仪器,复原工作被国内外学术界和社会大众所重视.中国历史博物馆1951年展出的王振铎地动仪复原模型,其原理因袭了日本萩原尊礼1937年的直立杆推测,外形参照了服部一三1875年的部分设计.该模型曾赠送给联合国世界知识产权组织,至今与美国赠送的月球石头并列展示在日内瓦,地位很高.但随着国内外的广泛知晓,模型复原中的偏谬日渐突出.问题不仅在于模型没有做过理论计算和仪器鉴定,而且50多年间国内没有一件(包括模型原件)验震的实例,加之日本在1939年的地震观测中得到了否定的结论.国际上对该模型的公开否定和批评已经见诸于正式的学术刊物和专著中,少数学者误以为这是中国研究的定论结果,继而认为地动仪不属于真正的科学,失传的根本原因是没有达到科学的要求,甚至认为中国人把张衡地动仪视为"国宝",更多地象征着一个民族的想往,而不是代表一个完满的现实,还出现了完全否定张衡地动仪在科学发展中起过重要作用的观点.     

中国地震科技事业的发展

引言 我国是一个多地震国家, 地震活动频度高、强度大、分布广. 由于地震灾害的严重性, 中国对地震这一自然现象的记录、观察具有悠久的历史. 《今本竹木纪年疏证》记载了公元前23世纪的地震, 后来的《史记》、 《汉书》等也记述了地震事件及其影响, 为现代地震科技发展留下了宝贵的地震史料. 众所周知, 张衡于公元132年创制了世界上第一架观测地震的仪器--候风地动仪, 并于公元138年在洛阳测到了千里之外的陇西地震, 开创了人类用仪器感知地震的历史.     

基于两京（都）制论证候风地动仪存在的合理性

张衡的候风地动仪是否真实存在,至今还是一个有争议的科学与历史问题。否定其最大的理由在于因历史记载产生的矛盾。依《后汉书·张衡传》记载,张衡于阳嘉元年（公元132年）建造候风地动仪,而其卒于永和四年（公元139年）。在此期间,《后汉书》只记载过一次地震,即永和三年（公元138年）的甘肃陇西地震。一般认为候风地动仪记到的是此次地震。矛盾之处在于对公元138年甘肃陇西地震的历史记载出现不一致的情况：《后汉书·五行志》 记载当时京师“裂城廓,室屋坏,压杀人”,即在陇西地震的同时,京师也发生了破坏性的地震;而《后汉书·张衡传》却说“尝一龙机发而地不觉动,京师学者咸怪其无征”,记载的是在陇西地震发生时京师并无任何有感地震发生。由此,有人认为,在公元138年候风地动仪记录地震的同时京师就已经发生强烈有感地震了。人都有感,地震动仪记到也就不足为奇了。更进一步,由于历史记载出现矛盾,地动仪无出土实物,发明后很快遗失,因而就认为候风地动仪历史上并非真实存在,其存在性值得怀疑。本文针对这个记载矛盾做出另外一个解释,论证在东汉时有两个京师,一是长安,一是洛阳,京师震指的是长安,而候风地动仪放在河南洛阳。从而对历史记载中的矛盾有所解释,一定程度上肯定了候风地动仪存在的真实性。     

世界地震之最

1.世界上记载最早的一次地震是《太平御览》上记载的公元前23世纪山西永济西南的蒲州地震,距今已有4200多年.2.第一台地震仪是公元132年(后汉顺帝阳嘉元年)张衡发明的地动仪.当时他已54岁,系采用水平摆的基本原理来记录地震的,近代的地震仪在1880年才制成,它的原理与张衡的地动仪基本相似,但时间却晚了1700多年.3.全世界地震最多的国家是日本,全国平均每天约发生4次地震,有“地震国”之称.4.最强烈的一次海中地震是发生在1906年1月31日厄瓜多尔—哥伦比亚边界附近海域的8.6级地震.其几十万平方公里的土地震动的振幅达10米之多,震时释放出的能     

地动仪研究中的五个地震学基本概念

地动仪的研究涉及历史和科学的统一。古籍文字的主要部分是对测震现象的描述,研究的学术观点和模型尽可不同,但地震学基本概念和原则是需要遵循和坚持的,方能正确把握和解读史料。针对一些专业认识上的误解,本文以地震学的基本概念和学科发展史实为依据作了必要的澄清和纠正,诸如地动仪的反应方向、对地震和非地震的不同反应、陇西地震的量化分析、地震学的实验检验、在地震科学史上的作用等。还对个别的脱离实际却被媒体高调宣传的模型实验,指出了其原则性失误。地动仪研究的重点并不局限于重建一个模型,更要探寻古人如何发现和利用了自然规律,学习和掌握地震学的基本知识。     

A Monte Carlo study of rainfall forecasting with a stochastic model

A procedure for short-term rainfall forecasting in real-time is developed and a study of the role of sampling on forecast ability is conducted. Ground level rainfall fields are forecasted using a stochastic space-time rainfall model in state-space form. Updating of the rainfall field in real-time is accomplished using a distributed parameter Kalman filter to optimally combine measurement information and forecast model estimates. The influence of sampling density on forecast accuracy is evaluated using a series of a simulated rainfall events generated with the same stochastic rainfall model. Sampling was conducted at five different network spatial densities. The results quantify the influence of sampling network density on real-time rainfall field forecasting. Statistical analyses of the rainfall field residuals illustrate improvement in one hour lead time forecasts at higher measurement densities.     

Earthquake Engineering and Engineering Vibration Aims And Scope

正This journal is established by the Institute of Engineering Mechanics(IEM),China Earthquake Administration,to promote scientific exchange between Chinese and foreign scientists and engineers so as to improve the theory and practice of earthquake hazards mitigation,preparedness,and recovery.To accomplish this purpose,the journal aims to attract a balanced number of papers between Chinese and     

Foreword

Destructive earthquakes have caused great damage in China and the United States and collapsing buildings havecaused many deaths and injuries. The field of earthquake engineering studies earthquake hazards, the occurrence ofearthquakes of various magnitudes, the nature of the ground shaking during an earthquake, the vibration of structuresduring earthquakes, the strengthening of existing structures and the design of new structures to be earthquake resistant,and finally, how to cope with earthquake damage and restore a city to normal functioning. Such efforts are in progressin both countries, but unfortunately, the language barrier interferes with the free flow of information between China andthe Untied States. It would be mutually beneficial if some means could be developed to promote the exchangeof information across the Pacific Ocean. This new journal has been established for this purpose and its success willbe an important step in promoting earthquake engineering in China and the United States.     

WORLD ASSOCIATION FOR SEDIMENTATION AND EROSION RESEARCH(WASER)

正President:Giampaolo Di Silvio,Italy Vice Presidents:Ulrich C.E.Zanke,Germany Zhao-yin Wang,China The World Association for Sedimentation and Erosion Research(WASER),inaugurated on Oct.19,2004,is an independent non-governmental,non-profit organization.The mission of WASER is to promote international co-operation on the study     

Enhancing remote sensing research on global change to improve our understanding on Earth system processes

正Global Change includes climate change and other environmental changes caused by the joint interaction among various layers of Earth. From the positive side, global change provides new opportunities to human and other living forms on Earth. In the meantime, it creates tremendous challenges and negative impact. At present, the negative impacts have reached all primary processes of the global ecosystem and every aspect of human society, especially causing degradation of the ecosystem. For instance, intensive deforestation causes decline of biodiversity; global warming causes sea level rise and increases     

SCIENCE CHINA Earth Sciences SUBJECT INDEX TO VOLUME 57(2014)

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