如今，当你走进上海松江佘山的上海地震科普馆，会发现一个“石磨”形状的展品，带着满身锈迹，在巨大的玻璃柜里，静默端坐一隅，看着来往行人。看似笨重、粗犷的仪器，却在百年前划下宝贵的数笔，为1920年宁夏海原地震留下科学记载，为地震震中位置的推测以及后人研究这场“寰球大震”做出巨大贡献。
    它就是维歇尔水平向地震仪。
    跨越时空的思想碰撞
    “维歇尔地震仪”的命名来源于德国地球物理学家，也是地球物理学派的创始人之一——维歇尔（Emil J. Wiechert，1861-1928）。1895年，维歇尔阅读了英国人米尔恩（John Milne，1850-1913）翻译的《后汉书∙张衡传》中关于“地动仪”的记载，从此命运的齿轮开始转动——在“虽一龙发机，而七首不动”这句话的启发下，维歇尔灵机一动，通过引入空气阻尼器改进原有的米尔恩地震仪，并设计出了复杂的多级机械杠杆放大装置，完善了书中“其牙机巧制，皆隐在尊中”的部分，由此发明了机械放大、熏烟记录的维歇尔地震仪。

 
维歇尔 

    人类文明从来都是在交流互鉴中迸发出光彩，“志合者，不以山海为远”，在这场跨越时空的思想碰撞中，能够记录到更远的地震、更丰富地震波的维歇尔地震仪，在地震仪的发展历程中增添了光辉灿烂的一笔，也为地震监测测的进步贡献了重要的一步。

 张衡与候风地动仪

    飘洋过海来中国
    上海是我国最早开展地磁、地震观测的地方。1904年，法国传教士在上海徐家汇观象台（Observation Zi-Ka-Wei）增设地震观测项目，利用大森式20Kg水平向地震仪开展地震观测。1909年，徐家汇观象台又引入中型维歇尔地震仪，也就是文章开头提到的“石磨”形状的地震仪。这台在张衡地动仪启发下改进制造出的维歇尔地震仪，在因缘际会下，飘洋过海，来到了张衡诞生的大地。
    维歇尔地震仪分为大型、中型、小型，根据所记录地震波方向的不同又分为H向和Z向，徐家汇观象台（今上海佘山地震基准台）所引入的是一台中型水平向维歇尔地震仪。 

    仪器有两个自由度的无定向摆，置在卡登 (Cardan) 簧上。仪器的重锤重1200公斤。地震时仪器受到水平力作用，支架与重锤产生相对向运动（利用机械杠杆放大带动阻尼器及记录笔），把地震过程记录在滚筒式熏烟记录纸上，滚筒山重锤式推动钟惜动，并川离心机械调速、保证滚筒均匀旋转。

    记录宁夏海原地震
    1920年12月16日20时6分9秒，宁夏海原县发生8.5级地震，震中烈度达Ⅻ级，震源深度17公里，震中位于北纬36.7度，东经105.7度，地震波及宁夏、甘肃、陕西、北京、上海、福建等17个省、自治区、直辖市，有感面积达251万平方公里。据有关资料记载, 地震造成北京“电灯摇动, 令人头晕目眩”, 上海“时钟停摆, 悬灯摇晃”, 广州“掉灰泥片”, 汕头“客轮荡动”, 香港“大多数人感觉地震”， 甚至在越南海防附近的观象台上也有 “时钟停摆” 的现象。

 


（甘肃凉州受灾图）

 
（因地震坍塌的St. Benoit教堂和住宅）

     在1920年的《地震笔记》中，徐家汇观象台详细描述了当天紧张的监测情景： “地震仪上的笔尖正在画着越来越宽的曲线，第一波较早的强波动出现在20时9分16秒。稍有平缓之后，地震仪上的南北向放大笔被剧烈的震动抛向了一边，盖尔基神父发出了警告：“注意！波动主峰就要到达了。”“这些波在20时16分到达。令人惊叹的是，震动的强烈竟然让地震仪都难以承受，笔尖半途跌落了。”上述笔记中提到的地震仪，正是维歇尔水平地震仪。虽然当时没能记录下全部的地震波，但研究人员已能够对地震的量级和位置进行推测。据徐家汇观象台推测，地震的震中在上海的西北方向，距离大概是1400公里。当时世界上96个地震台均记录到了这次地震，但也只有徐家汇观象台和日本东京地震台对地震震中位置的推测最接近准确位置。

（徐家汇观象台记录到的1920年宁夏海原地震波形）

    功成不必在我，功成必定有我。百年如白驹过隙，依靠传统“惯性摆锤”和“熏烟记录”的维歇尔地震仪已经滚筒蒙尘、笔尖生锈，它的实用价值也完全被历史价值所代替。但在一代又一代地震工作者的接续探索中，地震监测引入了更先进的技术，地震仪的观测水平也不断提高，采用了如电子反馈技术、数字化技术等形成的“宽频带、大动态、高精度”的数字化地震仪。完成“工作使命”的维歇尔地震仪退居幕后，在展馆中向后来人讲述前人曾经的不懈探索，成为群星闪耀的人类科学探索史上一枚闪烁勋章。