Сейсмология

 
Сейсмоскоп был отлит из бронзы и походил на винный сосуд с куполообразной крышкой, плотно прилегающей к горловине. Диаметр его составлял 8 чи [1] (около 1,9 м), а поверхность была покрыта орнаментом из старинных иероглифов и рисунков гор, черепах, птиц и животных. По окружности размещались фигуры восьми драконов (или только их голов), ориентированных по восьми направлениям пространства: четыре страны света и промежуточные направления. Головы драконов имели подвижные нижние челюсти. В пасти каждого помещался бронзовый шар. Рядом с сосудом под головами драконов располагались восемь бронзовых жаб с широко открытыми ртами. Внутри сосуда имелась «центральная колонка, способная к боковому смещению в восьми направлениях по направляющим пазам» и связанная «зубчатым механизмом и изобретательными конструкциями» с подвижными нижними челюстями драконов. При землетрясении «колонка» приходила в движение и затем открывалась пасть дракона, находящегося со стороны эпицентра подземного толчка, шар падал в рот жабы, производя сильный шум, который служил сигналом для наблюдателя. После того как устройство срабатывало, пасти других драконов уже не открывались при последующих толчках.
 
Как свидетельствует летопись, сейсмоскоп Чжан Хэна действовал достаточно точно. Он был чувствительным даже к небольшим толчкам, происходившим на расстоянии сотен ли [10]. Его действенность была продемонстрирована вскоре после его изготовления. В 138 был случай, когда шар выпал из пасти дракона, но никто при дворе не поверил, что это означало землетрясение, поскольку толчки тогда не ощущались. Но через несколько дней прибыл посыльный с вестью о землетрясении в районе Лунси (юго-восток совр. пров. Ганьсу), который находился на расстоянии ок. 500 км к северо-западу от столицы Лоян. Именно это направление указал сейсмоскоп. Как сказано в «Хоу Хань шу», «после этого каждый признал его чудодейственность». С тех пор обязанностью должностных лиц астрономического ведомства было делать записи о времени землетрясений и направлении к эпицентру.
 
Можно найти по крайней мере более поздних два упоминания о сейсмоскопе Чжан Хэна. Его описали Синьду Фан в начале VI в. и Линь Сяо-гун в 581–604. Возможно, они также изготовили подобное устройство. Не исключено, что с принципом его работы позже познакомились мусульманские ученые, поскольку сейсмоскоп, как будто, применялся в построенной в Иране во второй половине XIII в. известной Марагинской обсерватории. На Западе первый сейсмоскоп появился в XVII в. и представлял собой простую чашу, доверху наполненную водой, которая расплескивалась при землетрясении. Сейсмоскоп с маятником появился в Европе в середине XIX в.
 
«Центральная колонка» сейсмоскопа Чжан Хэна также, вероятно, являлась подвешенным или перевернутым маятником. В любом случае устройство, через которое маятник приводит в действие шарик, должно срабатывать один раз, реагируя на продольные сейсмические волны, а не поперечные. Существует множество инженерных решений этой задачи, даже в рамках, задаваемых не очень ясным описанием в «Хоу Хань шу» рабочей части сейсмоскопа Чжан Хэна.
 
В 1936 и 1951 китайский ученый Ван Чжэнь-до изготовил две его модели. Еще одну модель построил в 1939 японский ученый Имамура Акицуне. Эти модели отличаются как внешне, так и внутренней конструкцией. В первой модели Ван Чжэнь-до элементом, реагирующим на подземные толчки, является подвешенный цилиндрический маятник, имеющий в верхней части ушки, на которые опираются подвижные поперечные рычаги. Каждый из них соединяется с пастью дракона в соответствующем направлении и открывает ее в том случае, когда маятник выходит из состояния покоя и воздействует на данный рычаг, поднимая его и сдвигая от центра. На рычаге есть устройство захвата, которое фиксирует положение отклонившегося маятника, не давая ему срабатывать во второй раз при воздействии прямых толч-ков. Однако такая конструкция с висячим маятником не застрахована от воздействия дополнительных боковых сотрясений.
 
Имамура Акицуне использовал принцип перевернутого маятника. При подземном толчке стержень, стоящий в центре сосуда, должен потерять равновесие и, склоняясь, войти в один из восьми пазов, давя в нем на спицу, выталкивающую соответствующий шар из пасти одного из драконов. На опыте в таком устройстве, надежно обеспечивающем одноразовое срабатывание, шарик обычно выпадал при вторичных боковых волнах, а не при первых продольных, если они не были достаточно сильными.
 
Во второй модели Ван Чжэнь-до, использующей, как и у Имамуры Акицуне, принцип перевернутого маятника, датчиком является бронзовый стержень, установленный на дне сосуда в положении неустойчивого равновесия. При землетрясении стержень просто падает на рычаг, связанный с пастью дракона, смотрящего в направлении эпицентра толчков. Эта модель имеет те же конструктивные достоинства и недостатки, что и японская. В целом, вопрос о том, какова была истинная конструкция сейсмоскопа Чжан Хэна, остается открытым.
 
Литература:
Мао Цзо-бэнь. Это изобретено в Китае. М., 1959; Темпл Р. Научный гений Древнего Китая // Курьер ЮНЕСКО. 1988, № 11; Чжан Юй-чжэ. Чжан Хэн – великий астроном древнего Китая // Народный Китай, 1956, № 1, с. 27–31; Лю Сянь-чжоу. Чжунго цзисе-гунчэн фамин ши (История технических изобретений в Китае). Т. 1. Пекин, 1962; Мао Цзо-бэнь. Вомэнь цзусянь ды чуанцзао фамин (Творческие изобретения наших предков). Шанхай, 1957; Ancient China’s Technology and Science: Compiled by the Institute of the History of Natural Science, Chinese Academy of Science. Beijing, 1983; Buchanan K., Fitzgerald C.P., Ronan C.A. China: The Land and the People, the His-tory, the Art and the Science. N. Y., 1981; Dewey J., Byerly P. The Early History of Seismometer (to 1900) // Bulletin of the Seismological Society of America. 1969,Vol. 59, №. 1, p. 183–227; Feng R., Wu Y.-X., Zhu T. Research on the Historical Records and Reconstruction Models of Zhang Heng’s Seismometer // Studies in the History of Natural Sciences. Beijing, 2006. Vol. 25, p. 34–52; Imamura A. Tokyo and His Seismoscope // Japanese Journal of Astronomy and Geophysics. 1939. Vol. 16, №. 2-3, p. 37–41; Ronan C.A. The Shorter Science and Civilisation in China: An Abr. of Joseph Needham’s Оrig. Тext. Vol. 2. Cambridge, 1981; Sleeswyk A. W., Sivin, V. Dragons and Toads, the Chinese Seismoscope of A.D. 132 // Chinese Science. Philadelphia, 1983, Vol. 6, p. 1–19; Temple R. The Genius of China: 3000 Years of Science, Discovery and Invention. N. Y., 1986; Yan H.S. Reconstruction Designs of Lost Ancient Chinese Machinery. N. Y., 2007.
 
Автор: Еремеев В.Е.
 
Литература:
Кроль Ю.Л. Наука и техника древнего Китая // Б.Б. Вахтин и др. Страна Хань. Л., 1959, с. 284–285; Ван Чжэнь-до. Хань Чжан Хэн хоу фэн ди дун и цзаофа чжи туйцэ (Предположение о конструкции устройства/сейсмоскопа для [регистрации] колебаний земли и направлений на них ханьского Чжан Хэна) // Яньцзин сюэбао (Яньцзинский научный вестник). Т. 20. Пекин, 1936, с. 577–586; Вань Ди-ди. Чжунго цзисе кэ-цзи чжи фачжань (Развитие механизмов и машин, науки и техники в Китае). Тайбэй, 1983; Лю Сянь-чжоу. Чжунго цзисе-гунчэн фамин ши (История изобретений машин и механизмов в Китае). Т. 1. Пекин, 1962; Фэн Жуй, Тянь Куй, Чжу Тао и др. Чжан Хэн ди дун и ды кэсюэ фуюань (Научная реконструкция устройства/сейсмоскопа для [регистрации] колебаний земли Чжан Хэна)// Цзыжань кэсюэ ши янь-цзю (Исследования по истории естественных наук). Т. 25 (доп. выпуск). Пекин, 2006, с. 53–76; Си Цзэ-цзун. Чжан Хэн // Чжунго гудай кэсюэцзя (Древнекитайские ученые). Пекин, 1959, с. 24; Сунь Гуань-лун. Чжан Хэн «хоу фэн ди дун и» («Показатель направлений сигналов от движений земли/пространственно ориентированный сейсмоскоп» Чжан Хэна) // Ту-шо Чжунго гудай кэ-цзи чэнцзю (Научно-технические достижения древнего Китая с иллюстрированными пояснениями) / Сост. Сун Чжэн-хай, Сунь Гуань-лун и др. Ханчжоу, 2000, с. 139–140.
 
Сост. библ.: Кобзев А.И.
 
Ст. опубл.: Духовная культура Китая: энциклопедия: в 5 т. / гл. ред. М.Л. Титаренко; Ин-т Дальнего Востока. — М. : Вост. лит., 2006–. Т. 5. Наука, техническая и военная мысль, здравоохранение и образование / ред. М.Л. Титаренко и др. — 2009. — 1055 с. С. 262-266.