张衡下决心要在地震研究方面有所突破。他为了掌握地震的情报,得到比较完整的准确的地震记录,他经过多次试验,终于在公元132年,发明并制造出了我国也是世界上第一架测报地震的仪器——“地动仪”。
这架地震仪是用精铜铸成,直径8尺,形状像个大酒坛,坛顶上有个突出的盖子,可以打开,坛下部雕刻着山龟鸟兽的花纹。坛内部有一个中枢机械“都柱”——一根上粗下细的柱子。柱子紧挨着8道机关,和8道机关相连接的是仪器外围镶着的8条头朝下的龙,8条龙的龙头分别对准东、东北、北、西北、西、西南、南、东南8个方向。每个龙头的嘴里都衔着一个铜球。对准龙嘴蹲着8个铜蛤蟆,昂着头,张着嘴,像期待着什么。
如果什么地方发生了地震,仪器中间的立柱就倒向震区所在的方向,随即触动那个方向的机关,连接在那个机关上的龙头就张开嘴巴,吐出铜球,铜球即掉进蛤蟆的嘴里,并发出“哐啷”的响声,给管理人员报信,告知震源的方向。
张衡研制的这台地动仪,相当灵敏、准确。公元138年的一天,地动仪正西方向的龙嘴突然张开,铜球准确无误地落到了蛤蟆嘴里,管理人员随即报告“西方发生地震”。但当时住在洛阳的人丝毫没有感觉到,人们开始表示怀疑。但是没过几天,便有人从陇西赶来报告,说那里发生地震。经核对,时间正是龙头吐球之时,人们这才信服了地动仪,赞叹它的灵敏,千里之外发生地震,居然能感之如此准确!说明这台地动仪的精密程度已达到相当高的水平。
张衡发明的地动仪,是世界上最早的测定地震方法的仪器,比欧洲利用水银溢流记录地震的仪器早1700多年。张衡发明的地动仪,也是人类历史上用科学方法观测地震的开始,它揭开了地震科学的新纪元。