El diseño del primer sismógrafo

张衡 Zhāng Héng (78-139 e.c.) fue un importante científico de la dinastía 汉 Hàn (206 a.e.c.-220 e.c.) que realizó un importante aporte a la geología, el diseño y construcción del primer detector de terremotos: el sismógrafo.

La apariencia del sismógrafo era tan cuidada como increíble su diseño interno. Se trataba de una jarra de bronce, que recordaba en su forma a una vasija para almacenar vino, con un diámetro de 2,67 metros (8 市尺 shì chǐ). Toda la superficie estaba decorada con diseños de animales y caligrafía. En el exterior 8 dragones con esferas de metal en la boca estaban adheridos a su superficie, cada uno apuntando a uno de los ocho principales puntos cardinales. Debajo de cada dragón había un sapo de bronce con la boca abierta mirando al dragón. Cuando un terremoto ocurriese, el mecanismo interno se activaría y abriría la boca del dragón que se encuentra en la dirección de donde proviniera el terremoto. Así caería la esfera de metal en la boca del sapo correspondiente.

Como se puede observar en las descripciones de la época, el sismógrafo era una magnífica pieza de arte a la vez que un aparato complejo. Un diseño tan cuidado habría hecho que cualquier funcionario estuviera dispuesto a tenerlo en su casa o en cualquier edificio administrativo. ¿Por qué?

Un único sismógrafo no permite descubrir el epicentro de un terremoto, son necesarios al menos 3 para realizar una triangulación. Si se tienen más de tres sismógrafos incluso se puede aumentar la precisión, de hecho, es así como descubrimos el epicentro de los terremotos hoy en día. Sismógrafos ubicados en todo el mundo detectan un terremoto, pero no lo hacen todos a la vez. Con cálculos sencillos de diferencias de tiempo y distancias puede calcularse la ubicación del epicentro. Parece ser que 张衡Zhāng Héng quería realizar estos cálculos. Para eso necesitaba al menos tres sismógrafos, algo que conseguiría si diferentes funcionarios quisieran tener uno en sus dependencias. También necesitaba conocer exactamente a qué hora se había detectado el terremoto. Esto era algo muy complicado en su época, pero con buenos relojes de sol, su clepsidra que mejoraba la precisión y alguien dispuesto a anotar la hora sería suficiente. Por otro lado, necesitaba conocer las distancias entre los sismógrafos, una tarea difícil, pero que se habría aligerado con otro de sus inventos: el odómetro, un aparato capaz de medir la distancia que una carreta recorre.

Lamentablemente no hay registros de que 张衡 Zhāng Héng lograra colocar sus sismógrafos y realizara los cálculos, tal vez debido a su temprano fallecimiento en 139 e.c. Según Joseph Needham, el preeminente historiador de la ciencia china, existen estudios cartográficos de 张衡 Zhāng Héng en los que se esboza posibles ubicaciones para los sismógrafos.

A diferencia de otros inventos, como la esfera armilar hidráulica, no hay ninguna pieza arqueológica del sismógrafo. Las crónicas de la época no describen con mucho detalle el interior del dispositivo, por lo que no sabemos a ciencia cierta cómo funcionaba.

“Hay un pilar (都柱 dū zhù) central en el interior y ocho bielas cerca del pilar que se dirigen a los ocho dragones, las esferas son de cobre y debajo hay sapos.” 

Los primeros sismógrafos europeos datan del año 1703 e.c. y todos los diseños se basan en utilizar péndulos. Por esta razón muchos científicos que intentaron reconstruir el sismógrafo de 张衡 Zhāng Héng pensaron que el 都柱 dū zhù podría ser algún tipo de péndulo o péndulo invertido que activara el mecanismo de la boca de un dragón al llegar el terremoto. Pero como el 都柱 dū zhù es un pilar, posteriores estudios descartaron este sistema porque tampoco es tan preciso como narran las crónicas. Hoy en día la mayoría de los científicos sostiene que el mecanismo interno debe seguir el mismo principio que un sismógrafo moderno, la inercia.

A pesar de que no se conserven restos arqueológicos del sismógrafo de 张衡 Zhāng Héng y que no sepamos exactamente cómo funcionaba, la inventiva de 张衡 Zhāng Héng no deja de sorprendernos. Las reconstrucciones nos han mostrado que el artefacto es posible con la tecnología de la época y su precisión es similar a la narrada en los archivos históricos. El sismógrafo de 张衡 Zhāng Héng se encuentra hoy en día expuesto en la mayoría de los museos de ciencia de China y es mencionado en libros de geología, recordándonos que, con un poco de ingenio, estudio y voluntad de ayudar a los demás pueden alcanzarse grandes logros. 

Torres, L. N. y Díaz, M.E. (19 de agosto de 2020). El diseño del primer sismógrafo. China desde el Sur. https://www.chinadesdeelsur.com/2020/08/el-diseno-del-primer-sismografo.html