张衡的地动仪真的有效吗？

地震是一种破坏力大的地质灾害。在我国的东汉时期，就有一个叫张衡的学者，发明了一款叫做“地动仪”的仪器——此仪器据说能判定地震发生的方位（因为古代没有电话与遥感卫星，所以看起来这个仪器对于及时救灾还是很实用），那么，张衡的地动仪是不是真的有效呢？

我们可以从力学的角度上来分析这个事情。

我们知道，张衡时代的仪器是机械仪器，那时候还没有电子设备，什么传感器，模拟电路与数字电路都是没有的，唯一有的就是青铜器。那么张衡在公元134年前做的地动仪的核心部件就是一个青铜的圆柱子——根据《后汉书》的语焉不详的记载，我们大致可以判断，该圆柱子可以存在3种不同的可能性，分别是：

a：上端自由，下端固定

b：下端自由，上端固定

c：上端与下端都是自由的，都不固定

三种不同的圆柱子摆放方式

地震发生前，这根圆柱子会朝某一个方向倾倒，砸中那个方向上的龙吐出珠子，被底下的蛤蟆接住。

因此，从力学原理上来看，这圆柱子在地震来临之时倾倒，这就是利用了所谓“共振”的物理原理。

共振的意思是说：铜柱子的固有频率（任何固体都有一个固有频率，所有大桥也有固有频率，军队在大桥上齐步走的频率如果与大桥固有频率相同，就会发生共振）与地震来临前发射的次声波（一种频率小于20赫兹的声波）的频率非常非常接近，所以铜柱子从地震次声波里吸收了能量，导致共振的发生，铜柱子的振幅越来越大，马上就会倒塌。

因共振而崩溃的大桥

那么，问题来了，铜柱子应该朝哪个方向倒塌？

根据中国地震台网冯锐等人的试验，铜柱子的倒塌方向是随机的，不一定会朝地震发生的那个方向倒塌。

因此，可以说，张衡的“地动仪”是利用“共振”原理来工作，这一点是值得肯定的（因为地震前的次声波传播速度很快，在地震的纵波与横波传过来之前，次声波早一步到达事发地点，因此这个地动仪有一定的预测地震的作用），但此“地动仪”是无法判定地震发生的方位的。