在現代的天文館中,人們憑藉天象儀再現日沉月升、鬥轉星移的各種天象,展示天體變幻的宇宙奧妙,這似乎並不是什麼令人驚奇的事。但早在兩千多年以前的漢代,中國的天文學家就作出了這方面的努力,並創製了天象儀的祖型一渾天儀,但是最為傑出的還是張衡。

張衡青少年時代,家境比較貧困,刻苦好學。他十幾歲時,文章已寫得很出色。張衡十七歲後,以後的七、八年時間遊學古都長安、京師洛陽,與當時的學者、名流研討學問。三十七歲後,他出任太史令,張衡擔任太史令的第四年,精心製成了可能是世界上第一架自動天文儀器一水運渾天儀。渾天儀的主體是個空心大銅球,球面上刻布著滿天星宿,故又被稱作「天球儀」。天球外繞有好幾個銅圈,它們分別代表地平、赤道、黃道等。張衡又給這架渾天儀安上了自動裝置,那是依據古代計時器的銅壺滴漏原理,用水力推動那個天球,讓天球的自轉速度與地球一樣,這樣就體現了天體的變化,後代天文學家就根據張衡造的水運渾天儀的原理,製成了世界上最早的天文鐘。

張衡所生活的年代,正是中國大地上地震頻繁的歲月。自張衡十二歲時起,到他六十二歲近世後的一年,在這半個世紀中發生了五十三次地震。大地陷落,地裂泉湧,房屋倒塌,人畜死亡無數。那些歲月裡,狂風也常常造成災害。在京城地帶的一次風災,僅拔掉的樹術就有三萬餘株。人們在頻繁的天災面前束手無策,社會上就流行起迷信來。當皇帝與臣民都在祈禱、嘆息的時候,五十五歲的張衡經長期研究,製成了世界上第一架探測地震的儀器地動儀。
地動儀形如一個酒罈,內部安裝著機關。四周按八個方向裝有八個龍頭。龍嘴是活動的,口內含著一個小銅球。每個龍頭下又放了個張口望天的銅蛤蟆。哪個方向要是發生了地震,正對著這個方向的龍嘴就會自動張開,銅球就「哨的一聲落入銅蛤蟆的口中,發出地震的警報。公元138年二月三日,安放在靈臺上的地動儀,正西面的龍嘴突然張開,銅球落了下來。可是當時洛陽的人們,誰也沒感到有地震的現象。這時,朝堂上下和使者都嘲笑張衡,說張衡所創造的的地動儀是個玩具而已,根本起不到實質性的作用。然而在幾天後,隴西派人來到洛陽,向漢帝報告說前幾天在隴西發生了大地震。張衡的地動儀準確地測出了一千多裡以外的地震,這一下子又震動了那些無知的官僚們,他們又對張衡尊敬了起來。
