地震释疑:张衡“地动仪”能否记录地震?

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地震释疑:张衡“地动仪”能否记录地震?
2008年05月19日 15:08新京报
5月12日四川地震,牵动了全国民众的心。震感瞬间传至全国各地。一些网友认为,既然汉代就有“地震仪”,为什么依然无法预测地震呢?
也有网友指出,此前的“蟾蜍迁徙”已经预报了地震。动物真的能预报地震吗?
张衡地动仪能记录地震吗?
地动仪无法记录发震时刻,更无法记录震级。因此,从现代地震学的角度来看,候风地动仪并不能记录地震,不是地震仪。
一些科技史著作声称,张衡在公元132年制造的“候风地动仪”能够准确记录地震,比西方第一台地震仪(由意大利人路吉·帕米里制造于1856年)早了1700多年。也有些材料说,候风地动仪可以“预测地震”。
不过,史书中有关候风地动仪的记载,仅见于《后汉书》。这一段记载只有区区196字,其中描述地动仪内部结构的内容更只有“中有都柱,傍行八道,施关发机”这12个意义隐晦、众说纷纭的字。以后,北齐的信都芳和隋朝的临孝恭,也都制造过地动仪,还留下了相关著作,可惜他们的著作都亡佚了。显然,仅根据《后汉书》中的简陋记载,要复原张衡的候风地动仪根本不可能。今天的复制品,其实是在史书那些“约束条件”之下所作的新创造。
尽管如此,《后汉书》的记载,还是向我们提供了一些有用信息。首先,候风地动仪绝不是地震预测仪。它只有在地震发生之后才起作用,只不过能比从驿卒更早地通知京城的人士罢了。这就好比我们看到闪电,就知道接下来很可能会听到雷声,但在闪电发生时,雷声也已经同时发生,只不过还没有传到我们耳朵里罢了。
其次,根据地震波的传播机理,候风地动仪是不太可能做到“验之以事,合契若神”的。地震发生时,从震源会发出两种波:一种叫P波,是纵波,它引起的物体震动方向和波的前进方向一致;一种叫S波,是横波,它引起的物体震动方向和波的前进方向垂直。P波的速度比S波快,因此最先到达地面,形成地震波中的初波。据初波的震动方向就可以知道震源方向。
但初波非常微弱,因为它只能从震源直直地向着地震波接收处地面传播的P波,而这部分P波携带的能量只占地震波全部能量的一小部分。如果候风地动仪能敏感到对“第一哨”初波就做出响应,那么足以有许多别的和地震无关的震动,比如在它附近跺脚,能引起它的反应,从而让人误把许多不是地震的震动也当成是地震。但如果要让候风地动仪保持一定的“迟钝”性,它又有可能无法“感觉”到地震的初波,直到之后的各种波陆续传来时才被“惊醒”,可是这些迟来的波的震动方向已经完全不能代表震源的方向了。
何况,记录一次地震必须有三个要素:发震时刻,震中位置和震级(地震强度)。候风地动仪只能记录震中方向。几台地动仪“联网”也可测出震中位置;但它却无法记录发震时刻,更无法记录震级。因此,从现代地震学的角度来看,候风地动仪并不能记录地震,不是地震仪,当然也就更不可能是“世界上第一台地震仪”了。(刘夙 北京科普作家)动物真能预报地震吗?
美国地质调查局(USGS)曾进行动物异常反应与地震的研究,结果是“没有找到二者间可信的联系”。
动物预报地震的最早的记录可以追溯到公元前373年,在地震把希腊的海利斯城(Helice)夷为平地之前,很多人看到动物纷纷迁出城外。的确,很多动物拥有比人类敏感得多的感觉系统。穴居动物对震动十分灵敏。
很多震前动物异常行为都是因此而发生的。大地震来临之前,可能有多次规模很小的前震。前震可能惊扰了那些对震动敏感的动物。
生物声学家穆根塔勒(Elizabeth VonMuggenthaler)研究过动物园中的动物对微小震动的反应。她发现,犀牛和老虎并没有特别的行为,只有穴居的裸滨鼠在震动时暂停活动。
也有科学家认为,水生动物会对地震引发的微小的脉冲电场作出反应。日本科学家MotojiIkeya发现鲇鱼是其中最敏感的动物之一。他用摄像机24小时记录鲇鱼的活动,希望能为地震预报做一点贡献。
更多的人把精力放在观测宠物上。美国地质学家博柯蓝的工作之一就是记录当天报纸上刊登的寻找走失宠物的广告。他认为宠物的异常走失可能意味着它们感觉到了地震的来临。博柯蓝甚至成功“预测”了一次地震,当然他错误“预测”了更多次。
动物有没有可能发展出一套专门用来躲避地震的特别本领来呢?从演化生物学的角度来看,这或许毫无必要。大部分地震并不对动物的生命构成巨大的威胁。对于一个动物个体而言,地震灾害是一种极小概率的事件。特别是那些寿命很短的动物,比如老鼠,在它的生命周期内遭遇破坏性地震的可能性基本为零。
为了一个概率几乎为零的事件特别准备一套复杂的预警机制是极端浪费的。
这就好比现代人类偶尔会遭遇触电的意外,可是人们没必要天天穿着绝缘服。
上世纪70年代,美国地质调查局(USGS)曾进行动物异常反应与地震的研究,结果“没有找到二者间可信的联系”。虽然地震前震可能惊扰了那些对震动敏感的动物,但很多其他事件也可以引起动物相似的反应。养过宠物的读者恐怕见识过自己的宠物莫名其妙发脾气。
动物预报地震这一说法还被“心理聚焦效应”强化。当人们遭遇诸如地震这样的重大事件后,往往能更清晰地回忆起事件发生前的事情———并强化其中的“异常”行为。传言也会加强这一效应。
一个常见的说法是,印度洋大海啸过后,据说人们几乎没有发现动物的尸体。然而泰国普吉岛流浪狗基金会的志愿者帕克(MargotPark)说:“我在距离海边500米的院子里有9只狗,我没有注意到它们有任何异常行为。我丈夫在早上8点感觉到地震,但狗没有任何反应。”(瘦驼 山东生物学研究者)
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