東漢時期，科學家張衡發明了渾天儀，人類第一次可以比較形象直觀地了解天空與大地。
公元78年，張衡出生在一個名門望族。從小，張衡就聰明伶俐、乖巧好學。17歲時，張衡遊歷長安，考察歷史古蹟和民風民俗。後來，張衡又去了洛陽，參觀了太學。5年後，張衡重返家鄉，擔任南陽太守鮑德的主薄。鮑德調任之後，張衡開始在家中潛心鑽研哲學、天文、數學。經過3年的刻苦研讀，張衡在天文、歷算、陰陽等學科上取得了很大的成就。
111年，張衡被漢安帝任命為郎中和尚書侍郎。4年之後，又被任命為太史令。在此期間，張衡致力於研究天體運行規律，並根據渾天說的理論以及太陽、星星的運動規律，發明了觀察天文的儀器--渾天儀。渾天儀的外觀是球型的，其間由許多同心圓環組成。儀器是銅質的，直徑1.3米，中心部位有軸貫穿。球上分別刻著二十八宿、中外星官、二十四節氣、南北極、黃赤道、恆星圈、視顯圈。銅球可以旋轉，其旋轉速度是靠漏壺滴水所產生的動力來控制的。銅球的運轉情況和天象一致，因此，人們可以簡單地觀察天象了。
後來，張衡再接再厲，又研製了地動儀和侯風儀。後人在渾天儀的基礎上，又設計出了天象表演儀、天文鐘。