對於大地的形狀和構造世界各個民族有著不同的想法，有著不同的遐想，加上當時資金，物資都缺乏，那麼大家就一起來看看張衡是怎樣克服種種困難創造出渾天儀的。
古代埃及人認為宇宙象南北較長的箱子。地相當於箱底而稍凹，埃及居其中央；天是箱蓋，有人說是圓的，也有人說是平的。日月星辰都掛在蓋子上面，借神的力量支持著最初認為有四根柱支撐著天，後來認為東西南北四隅有高入雲霄的山峰頂著天，而山峰之間則有山脈連貫著。
古巴比倫人認為天和古俄羅斯的人則認為大地是由一隻浮在大洋上的3條非常巨大的鯨魚馱著的。但是我們的祖先也留下種種理論，在張衡生活的東漢時代，主要有蓋天說、宣夜說和渾天說三種學說。重蓋天說，是由「天圓地方」的說法發展而來的主張天象蓋笠，地象棋盤，日月星辰都附著在天蓋之上，蓋兒不停地轉動，因而日月星辰也在轉動。品舞宣夜說，是古代測定恆星位置的學者們對天體的一種設想。但是在他們眼裡認為天沒有一定的形狀，而是無邊無際充滿氣體的空間。
日、月、五星（金、木、水、火、土五大行星）都漂浮在氣體中。渾天說，是西漢中期新興的一種學說，認為天象蛋殼，大地象蛋黃，居在天內，日月星辰都在蛋殼上不停地轉動。這個學說把地比作象蛋黃那樣的球體，雖然不十分恰當，但由此可見2000多年前，我們的祖先已經有了地圓的思想，這是難能可貴的。
張衡觀測天象的地方叫靈臺，坐落在洛陽平昌門南。靈臺就是當時的天文臺。這座靈臺是公元56年（光武帝建武中元元年）建造的。臺高9丈，周圍20丈，佔地達4400平方米，有12個門，上下兩層平臺，平臺間有坡道相連，氣勢雄偉壯觀。這裡的總領導者是靈臺丞，屬太史令管轄，上面有候氣的候風的、候日的、候星的等40多人，機構龐大，分工細密。但靈臺的觀象儀器陳舊，年久失修，不能使用。張衡決定重新修造，特別是好好地重新修造渾天儀，即形象地體現渾天學說的一種重要天文儀器。
關於渾天儀，西漢武帝時候的落下閎大約是第一個著手製造的人。宣帝時耿壽昌鑄銅為象，逵創造了黃道銅儀，也就是渾天儀在前輩的基礎上，張衡通過刻苦研究，研究出了一個方案，製作出一個小渾天儀模型，取名叫小渾。模型是由竹子做的， 他先把竹子削成薄薄的片，在篾片上刻上度數，然後該扁的扁，該圓的圓，再用針線穿釘起來，從而製成了模型。經過無數次的試驗和修改張衡終於用銅鑄成了正式的儀器，渾天儀是個球形的東西，相當於現在的天球儀，有個鐵軸貫穿球心，軸的方向就是地球自轉的方向，張衡發明的渾天儀，用儀器可以記錄日月星辰轉變的現象，據說星星是從東邊升起的，然後從西方落下去，都能夠在這個儀器上看的清清楚楚。
張衡通過不懈努力終於實現了自己的夢想，然而宇宙的奧秘無情無盡，如今踏上了科學的高峰，明天，又有多少高峰等著去攀登。