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中国天文学发展的历史是悠久的。到汉代已有盖天、宣夜和浑天等学派。盖天说认为，天如盖，盖心是北极，天盖左旋，日月星辰右转。宣夜说认为天无定形，日月星辰“自然浮生虚空之中”，并不附着于“天体”之上。浑天说认为天如蛋壳，地如蛋黄，天地乘气而立，载水而行。

宣夜说后来不幸失传了，盖天、浑天两说并行，竞相争鸣，比较科学的浑天说渐占上风。同时，观测天象的仪器也不断出现，如武帝时洛下闳制造了浑天仪，宣帝时耿寿昌又造了浑天仪，和帝时崔瑗的老师贾逵更制造了黄道铜仪。[1]

张衡继承和发展了前人的成果。任太史令后，他更加勤奋地“研核阴阳”，终于“妙尽璇玑之正”。元初四年（公元117年），一件成就的铜铸浑天仪，被张衡造了出来。浑天仪主体是几层均可运转的圆圈，外层周长一丈四尺六寸。各层分别刻着内、外规，南、北极、黄、赤道，二十四节气，二十八列宿，还有“中”、“外”星辰和日、月、五纬等等天象。仪上附着两个漏壶，壶底有孔，滴水推动圆圈，圆圈按着刻度慢慢转动。于是乎各种天文现象便赫然展现在人们眼前。这件仪器被安放在灵台大殿的密室之中。夜里，室内人员把某时某刻出现的天象及时报告给灵台上的观天人员，结果是仪器上、天上所现完全相符。

那天，西面的龙嘴里的铜球落下来了，于是，张衡断定是京都西面发生了。 地动仪是根据惯性原理设计的。发震之后，波传来，地动仪中间的“都柱”（类似于惯性运动的摆）就受到震动，朝那个方向偏动，通过杠杆，使那个方向的龙嘴张开，铜球坠落。 在1800多年前，张衡能够制造出这样的精巧、灵敏、准确、造型美观的仪器，实在令人叹服！ 张衡的祖父张堪，曾当过蜀郡太守。到张衡出生时，家道已经衰落，生活贫苦。但是张衡有志气，他说过：“不患位之不尊，而患德之不崇；不耻禄之不伙，而耻智之不博。”意思是说：“不担心自己的地位不高，而担心自己的道德不高尚；不应当为收入菲薄而害羞，而应当为知识不广博而害臊。”

指南针是一种指示方向的工具，它的发明和创造是一个不断改进和发展的过程。早的时 期，我国人民用以指向的工具是指南车。传说4000多年前，黄帝与蚩尤进行。蚩尤能够兴 起白茫茫的大雾。聪明的黄帝便创造了指南车来辨认方向，这才打败了蚩尤。由于指南车的结 构复杂，不容易制作。

 制作出来的也很笨重，使用很不方便，人们便想对它加以改进。

战国时，勤劳智慧的中国人民发明了简单的指南工具——司南。司南是用磁石造成的，磁 石由于能吸铁，通常又称为“吸铁石”，古代称为“慈石”。因为它一碰到铁就吸住，好像一个慈 祥的母亲招呼自己的孩子。