在东汉时期,中国出现了一位创制天球仪,候风仪,地震仪的天文学家张衡.
张衡于公元78年出生在河南南阳,家境贫苦.但他自幼喜欢读书,成年后曾在南阳郡做了几年文官,后来辞职回乡,潜心天文研究.中国汉朝先后出现了三种关于天体运动和宇宙结构的学说,这就是“盖天说”、“浑天说”和“宣夜说”.“盖天说”认为天在上,地在下,天像一个半圆形的罩子,大地像一个倒扣着的盘子.”“浑天说”主张天是浑圆的,日月星辰会转入地下,早期的浑天说认为大地是平的,改进的浑天说认为大地是球形的.“宣夜说”认为天没有一定形状,而是无边无际的充满气体的空间,日、月、星辰都飘浮在气体中.张衡根据自己对天体运行的认识和实际观察,认为“浑天说”比较符合观测实际.他还制作了一个能够精确演示浑天思想的“浑天仪”.
张衡的另一发明是制作了水运浑象,它是世界上第一架用水力发动的天文仪器.水运浑象实际上是个天文钟,通过它的等速旋转,可以报告时刻.世界上第一个可以测定地震方位的地动仪,也是这位古代科学家发明的.张衡还在《灵宪》等天文著作中,阐述了无限宇宙的思想,解释了月亮反射阳光和月食发生的原因.他对2500颗恒星的观测记录和“周天三百六十五度又四分之一度”的计算结果,和近代天文学非常接近.
公元117年,张衡根据浑天学说理论和对天象的实际观察,创造出了利用漏壶滴水推动的大型“漏水转浑天仪”.这是世界上第一台自动演示恒星和太阳周日运行的仪器
公元132年发明了界上第一台测定地震方位的科学仪器——地动仪
张衡制造的“指南车”,利用机械原理和齿轮的传动作用,由一辆双轮独辕车组成.车箱内用一种能自动离合的齿轮系统,车箱外壳上层置一木刻仙人,无论车子朝哪个方向转动,木人伸出的臂都指向南方.张衡关于齿轮系统的应用和相对运动的原理,被西方学者赞为“是一切控制论机械的祖先”.
张衡创造的“计里鼓车”,是用以计算里程的机械.据《古今注》记载:“记里车,车为二层,皆有木人,行一里下层击鼓,行十里上层击镯”.“记里鼓车”和“指南车”的制造方法相同,所利用的差速齿轮原理,早于西方1800多年.
张衡制造的“瑞轮荚”(即活动日历),内装机关,在一个立轴上装15个拨板,依次分别作用于15个荚,按着应有的时刻升落,利用水力运动,从每月初一起,每天转出一片木叶,15日后每天再转入一片,到月落为止,循环旋转开合,