Zhang Heng et son sismographe

Les astronomes chinois ont fabriqué un grand nombre d'outils d'observations astronomiques, dont beaucoup seraient capables de présenter précisément et de façon animée les changements de position des corps célestes. L'équateur céleste est un grand système de coordonnées formé par le plan de l'équateur de la Terre et de la sphère céleste. L'écliptique est le cercle représentant la trajectoire annuelle du Soleil vu de la Terre. Le plan écliptique se croise avec l'équateur céleste à une déviation de 23,26°. Le Soleil rencontre l'équateur céleste à l'équinoxe de printemps et à l'équinoxe d'automne. Les instruments astronomiques chinois ont principalement été utilisés pour montrer la différence entre le système équatorial et le système écliptique ainsi que leur conversion. Zhang Heng (78 - 139), célèbre astronome de la dynastie des Han de l'Est, était un expert en fabrication d'instruments astronomiques. Il a fabriqué une sorte de globe céleste : l'eau contenue dans une clepsydre actionne des roues et entraîne des mécanismes qui tournent au rythme du mouvement de la Terre, indiquant ainsi les changements de la sphère céleste. Avant cela, les anciens astronomes chinois avaient fabriqué d'autres instruments semblables, tous trop compliqués à expliquer. Mais le principe du sismographe inventé par Zhang Heng est plus facile à comprendre.

Choqué par un tremblement de terre, Zhang Heng a décidé de fabriquer un instrument capable d'enregistrer des séismes éloignés et de percevoir des tremblements mineurs annonciateurs de séismes majeurs. Durant un voyage, Zhang Heng a failli passer par-dessus son chariot en raison d'un freinage trop brusque. Cette expérience l'a inspiré : si un tremblement de terre se manifestait, ses ondes frapperaient fort les objets ; et si cette force était enregistrée, serait-il possible d'annoncer et de prédire les tremblements de terre ?

Modèle de sismographe

Le sismographe inventé par Zhang Heng avait un corps énorme en cuivre, un diamètre de huit pieds et une forme de baril. Huit dragons placés la tête en bas indiquaient huit directions : est, ouest, nord, sud, nord-est, sud-est, nord-ouest et sud-ouest. Dans la gueule de chaque dragon se trouvait une boule en cuivre, et en bas, huit crapauds en cuivre, la bouche grand ouverte. A l'intérieur du baril se trouvait une colonne avec une partie haute épaisse et une partie basse mince, placées en équilibre. Un pendule suspendu était connecté à huit leviers qui contrôlaient les bouches des dragons. Lors d'un tremblement de terre, les ondes venaient briser l'équilibre, l'un des leviers placés dans l'axe du tremblement était alors activé et permettait d'ouvrir la gueule d'un des dragons. La boule de cuivre contenue dans la gueule du dragon tombait alors dans la bouche du crapaud situé sous ce dragon. Quand les astronomes entendaient un son, ils étaient ainsi informés d'un tremblement de terre. L'instrument était si subtil que seulement un des dragons ouvrait sa gueule lors d'un tremblement, tandis que les autres gardaient leur gueule fermée.

Le sismographe a été installé à Luoyang, capitale de la dynastie des Han de l'Est. Il a annoncé précisément plusieurs tremblements de terre. En 138, le dragon de l'ouest a ouvert sa gueule et la boule de cuivre est tombée dans la bouche du crapaud ; cependant, personne dans la capitale n'a senti de tremblement. C'est alors que quelques jours plus tard, les nouvelles d'un tremblement de terre sont parvenues de Longxi. Grâce à cet événement, l'instrument magique a gagné l'admiration des gens. Dès lors, l'empereur a ordonné aux historiens d'enregistrer les tremblements de terre selon le sismographe. A l'étranger, un instrument semblable a été fabriqué en Perse au XIIIe siècle. Le principe de l'invention de Zhang Heng est encore utilisé aujourd'hui pour les sismographes modernes.

Le sismographe de Zhang Heng était si ingénieux et si impressionnant qu'il est devenu le symbole des accomplissements scientifiques et technologiques de la Chine antique. Son inventeur Zhang Heng, en tant que grand astronome et brillant écrivain, a été respecté de génération en génération.