浑天仪与候风地动仪 

天象的研究与颁行正朔和的推定农时紧密相联，所以在以农业为主的中国古代社会中，一直比较发达。关于天体结构，曾有三种不同的学说，即宣夜说，盖天说和浑天说。宣夜说认为无限的宇宙是由“气”构成，日月众星飘浮于宇宙虚空之中。此说至东汉时已失师传，其详细内容已不复为人所知。盖天说以《周髀算经》一书为代表，认为天象盖着的斗笠，地象覆着的盘，日月星辰随天盖而运动。因这一学说验之天状，多所违失，所以史官不用。浑天说认为天地之象如卵之裹黄，天外地内，天动地静。这种说法虽然在科学上仍有很大缺陷，但比上述二说近于实际，所以被史官采用。汉代史官观象的铜仪，即根据浑天说设计而成。而张衡就是浑天说的代表人物，他撰有《灵宪》一书，解释关于天体起源和天体演化的一些问题。他还在西汉天文学家落下闳、耿寿昌等人创造的浑天仪的基础上，设计的一种新的浑天仪，以齿轮系统与漏壶相连，随滴漏转动，其中星宿出没，与灵台观象所见完全相同。至阳嘉元年(132)，张衡又制造出候风地动仪。用精铜铸成，圆直径八尺，上有合盖突出，形状象一酒尊，外以篆文山龟鸟兽之形装饰。中间有一总柱，周围傍行八道，设有控制开关。外有八条龙，龙头里衔有铜丸，在下有八个蟾蜍，张口承接。其开关控制精巧，隐藏于尊中，若有地震发生，尊动则振动开并，龙吐铜丸，而下之蟾蜍接而衔之，并产生高亢激扬之声。虽一条龙启动开关，其它七条皆不动，以此得知地震方向，验之事实，都很准确。这些贡献，在中国历史上，都有重要意义。