引言：在第四集《地震波》中，我们介绍了地震波中的体波与面波，它们是由地震仪观测记录到的。就在刚刚过去的一周，美国国家航空航天局（NASA）的InSightLander成功降落到火星。它将利用所携带的地震仪捕捉‘火星震’来帮助人类了解火星内部结构。这一集，我们将简要介绍地震仪的历史，机械地震仪的测量原理，地震仪的分布和应用。
我们在历史课中学过最早的地动仪是由东汉张衡在公元年发明的“候风地动仪”，它曾因测到过千里外的甘肃地震而闻名，但其内部构造早已失传，仅余《后汉书》的字记载。图1中展示的是年由考古学家王振铎复原的模型。
图1张衡画像与年由考古学家王振铎复原的模型
严格来说，地动仪这类仅能记录地震时间的仪器叫验震器。现代地震仪不仅可以记录地震发生的时间，也可以记载地面震动的整个过程和细节。始于19世纪的现代地震观测，依托于地震仪的发展，奠定了地震学的基础。
现代第一个被科学地研究的地震是年葡萄牙里斯本地震。其后地震学理论兴起，泊松（Poisson)，高斯(Cauchy)，斯托克斯(Stokes)，瑞利(Rayleigh)等一大批科学巨匠纷纷闪亮登场。最终在年由菲利普·切奇（FilippoCecchi）在意大利建成第一个现代意义上的地震仪。而后的年，约翰米尔恩（JohnMilne）发明了能够记录三个方向随时间变化地震动的机械地震仪（图2），凭借着这一贡献，他被称作现代地震学的奠基人与“地震仪之父”。
图2机械地震仪原理示意图[1]
其基本原理为：地震引起的地面震动带动地震仪（和滚筒纸）一起运动，而摆锤上的指针（或笔）由于惯性会落后于地震仪的运动，这种相对运动会被记录在滚筒纸上，成为“地震图”。
年伽里金（Galitzen）研制出第一台电磁地震仪。电磁式地震仪的准确性与可靠性较以前机械式地震仪得到了极大提升。现在几乎所有现代地震仪都采用电磁式。图3展示了早期机械式和现代电磁式地震仪的对比。
图3早期机械式地震仪与电磁式地震仪对比[2]
地震波由不同周期（频率的倒数）成分的波组成。现代地震仪依据其可以记录地震波的周期或频率范围，可以划分为宽频带地震仪，长周期地震仪，短周期地震仪，强震仪等。比如长周期地震仪能够较好地记录周期很长的地震波。在现代地震台站中，通常会同时安装不同的地震仪，以测量频率特性不同的事件或者记录一个地震激发出的不同周期的波。
地震仪通常对地面震动十分敏感。地震仪可以记录到地球另一边大地震的震动，海浪拍打岸边的震动，以及日常生活中交通乃至近处行人走动的震动。地震学家会对地震台所记录的地震图进行分析，确定地震的发生时间和位置，这就是为何我们可以从地震局“地震速报”APP或其他机构，在地震发生后几分钟快速获取地震发生的时间、地点、地震震级，以及地震断层破裂过程的原因。
地震仪的大规模国际应用开始于对核试验的监测。随着各国原子弹和氢弹的实验进行，世界性的监测网络（WWSSN）于0年建立。而今，各国都在进行地震台阵的建设，如美国台阵（USArray，图4）和中国地震科学探测台阵（ChinaArray，图5）。中国地震科学探测台阵由数百个地震台站组成，分批对全国进行地毯式观测。同时，小型地震仪器（检波器）被成百上千的应用到油气资源勘探中，海底地震仪使得地震仪的范围已经成功拓展至海洋。
