张衡所处的汉朝东汉时代，地震比较频繁。据《后汉书·五行志》记载，自和帝永元四年(公元92年)到安帝延光四年(公元125年)的三十多年间，共发生了二十六次大的地震。地震区有时大到几十个郡，引起地裂山崩、房屋倒塌、江河泛滥，造成了巨大的损失。张衡对地震有不少亲身体验。为了掌握全国地震动态，他经过长年研究，终于在阳嘉元年(公元132年)发明了候风地动仪──世界上第一架地震仪。
汉顺帝阳嘉三年十一月壬寅(公元134年12月13日)，地动仪的一个龙机突然发动，吐出了铜球，掉进了那个蟾蜍的嘴里。当时在京师(洛阳)的人们却丝毫没有感觉到地震的迹象，于是有人开始议论纷纷，奇怪地动仪不灵验。没过几天，陇西(今甘肃省天水地区)有人快马来报，证实那里前几天确实发生了地震，于是人们开始对张衡的高超技术极为信服。
当时利用这架仪器成功地测报了西部地区发生的一次地震，引起全国的重视。这比起西方国家用仪器记录地震的历史早一千七百多年。但由于历史久远张衡地动仪已经失传，没有留下实物与图样只留下一些简略的文字记载。
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