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在古今中外的一切学科中，天文学是最为奥秘的一个门类。自从进入文明社会以来，人类的智者就一直不断地对它进行探索，力求了解并掌握它的规律。张衡通过艰苦的科学实验和理论研究，建立了当时不仅在中国，而且在世界范围内具有先进意义的最系统、最完备的浑天学说理论体系。他在浑天学说的形成、发展和宣传等方面，作出了突出的贡献。
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，为铜质空心球体，轴贯球心，轴和球体相接的两点为北极和南极。球外套有地平圈和子午圈，立有黄道圈和赤道圈，二者成24度夹角，分列有24节气等。仪器全靠漏壶流出水的力量推动齿轮，齿轮带动浑象，一昼夜转动一周。仪器上星宿出没与天象完全吻合，形象而生动地揭示了日、月、星、辰的周日运行。浑天仪制造的成功和精确演示，轰动了整个京城，观看者络绎不绝，无不惊奇。张衡的这一发明创造既总结了古代天文学的成果和经验，又刻意创新，成功地运用了科学仪器，对以后天文学的研究产生了极大的启发和借鉴作用。浑天仪上的每一颗星斗，都是张衡辛勤汗水的结晶，永远放射出灿烂的光芒。张衡不仅发明创造出了世界上第一台浑天仪，而且还写出了世界史中不朽的天文学名著《灵宪》和《浑天仪图注》。书中全面阐述了天地的生成和结构，科学地解释了日、月、星、辰的本质和运动等。这两部书充分反映出张衡的天体演化认识、无限宇宙思想、浑天学说理论、行星运行规律、月食成因解释、恒星观测成果等。这两部探索自然奥秘的巨著，像两颗璀璨的明星，闪烁在我国古代天文科学的历史长河中。
****研究发明惊人
东汉时期，中国是发生****次数较多的国家。为了测定****方位，减轻人民的痛苦和损失，公元126年，张衡在第二次担任太史令之后，就注意收集掌握****情报和记录，经过多年的潜心研究，终于在公元132年了明了界上第一台测定****方位的科学仪器——地动仪。据《后汉书·张衡传》记载：“阳嘉元年，复造候风地动仪，以精铜铸成，圆径八尺，合盖隆起，形似酒樽，饰以篆文山龟鸟兽之形。中有都柱，傍行八道，施关发机。外有八龙，首衔铜丸，下有蟾蜍，张口承之。其牙机巧制，皆隐在樽中，覆盖周密无际。如有地动，樽则振龙机发吐丸，而蟾蜍衔之。振声激扬，伺者因此觉知。虽一龙发机，而七首不动，寻其方面，乃知震之所在。验之以事，合契若神。自书典所记，未之有也。”公元138年，张衡的地动仪向西北方向的龙吐出了铜球，测出西北方向发生了****，当时京城的人们无有丝毫震感，一些官僚、学者议论纷纷，责怪仪器不灵。过了几天，陇西果然来报，那里发生了****，时间正与龙吐铜球相应，于是众人同赞地动仪之神妙。张衡发明的地动仪是人类历史上的首创，开创了****科学的新纪元，他是世界人类从事****科学研究的先驱和世界公认的****学的鼻祖。他的这一发明创造，比欧洲早1700多年。张衡以发明震惊世界的地动仪，又一次登上了科学的顶峰。
机械制造硕果累累
张衡无论在何时何地，都能以他非凡的创造，向人们展示他的丰姿异彩。他以杰出的机械制造，再次显露出盖世奇才。
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，使人们从而获得类似活动日历的效用。这是世界上最早的计时器。
张衡创造的“独飞木雕”是机械飞行器。它是模仿鸟类高空翱翔的又宽又长的滑翔翼型设计，靠腹内施机，加以控制，能飞数里。这一发明制造，比国外的机械飞行器早1500多年。
张衡制造的“候风仪”(即候风铜鸟)，是气象学中预测风力风向的仪器。它与西方的候风鸡类似。但西方的候风鸡到12世纪才始见于记载，要比张衡的候风铜鸟晚1000多年。
张衡在机械制造方面成果累累，贡献卓著，在世界科学发展史上又写下了辉煌的一页。
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