中國(guó)天文學(xué)發(fā)展的歷史是悠久的。到漢代已有蓋天、宣夜和渾天等學(xué)派。蓋天說(shuō)認(rèn)為，天如蓋，蓋心是北極，天蓋左旋，日月星辰右轉(zhuǎn)。宣夜說(shuō)認(rèn)為天無(wú)定形，日月星辰“自然浮生虛空之中”，并不附著于“天體”之上。渾天說(shuō)認(rèn)為天如蛋殼，地如蛋黃，天地乘氣而立，載水而行。宣夜說(shuō)后來(lái)不幸失傳了，蓋天、渾天兩說(shuō)并行，競(jìng)相爭(zhēng)鳴，比較科學(xué)的渾天說(shuō)漸占上風(fēng)。同時(shí)，觀測(cè)天象的儀器也不斷出現(xiàn)，如武帝時(shí)洛下閎制造了1米地動(dòng)儀雕塑，宣帝時(shí)耿壽昌又造了渾天儀，和帝時(shí)崔瑗的老師賈逵更制造了黃道銅儀。

張衡創(chuàng)制的“1米地動(dòng)儀雕塑”是用來(lái)演示天體運(yùn)行的“渾象”，由支架和一個(gè)表面遍布星座、直徑四尺多的中空銅球組成，類似近代的天球儀，球上刻有二十八宿和中外星官。張衡完成設(shè)計(jì)后，先用竹蔑做成小儀。他挑選出一些竹片，向外的一面刻上度數(shù)，編成圓環(huán)，再將多個(gè)竹環(huán)穿聯(lián)成儀器模型，經(jīng)試驗(yàn)確定無(wú)誤后，放大翻制范模，然后用銅澆制而成。

以漏壺流水控制渾象，使它與天球同步轉(zhuǎn)動(dòng)，以顯示星空的周日視運(yùn)動(dòng)，如恒星的出沒(méi)和中天等。它還有一個(gè)附屬機(jī)構(gòu)即瑞輪冥菜，是一種機(jī)械日歷，由傳動(dòng)裝置和渾象相連，從每月初一起，每天生一葉片；月半后每天落一葉片。

1米地動(dòng)儀雕塑的主體是一個(gè)空心的銅球，直徑四尺六寸五分，周長(zhǎng)一丈四尺六寸一分。球內(nèi)有鐵軸支持，按天軸方向貫穿球心，與球面的兩個(gè)交點(diǎn)表示天球的南北極，因而這根鐵軸稱為極軸，可轉(zhuǎn)動(dòng)。天球外圍正中，有一條表示地平的水平環(huán)，還有一對(duì)夾著南、北極軸而又與水平環(huán)相垂直的子午雙環(huán)，極軸使支架在子午環(huán)上。子午雙環(huán)正中就是觀測(cè)地的子午線。球的外表面刻有二十八宿與中外星官。天球轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，球上星體有的露出地平環(huán)之上，意指星出；有的正過(guò)子午線，意指星中；而有的沒(méi)于地平環(huán)之下，意指星沒(méi)。1米地動(dòng)儀雕塑銅球上還刻有黃道圈和赤道圈，相交成二十四度角。其上各有二十四節(jié)氣刻度，且從冬至點(diǎn)起，列有三百六十五又四分之一度，每度長(zhǎng)四分，分為四格，表示太陽(yáng)每天在黃道上移動(dòng)一度。