公元1260年，元朝仿造金人的旧制，设立司天台；1271正式设立回回司天台，1312设立回回司天监。后来还任用了一大批以札马剌丁为代表的天文学家管理此类工作。札马剌丁等一批天文学家先后在这里工作，为中国天文历算的完善和发展做出了巨大的贡献。这些天文学家们不仅带来或使用一批先进的天文仪器(主要来自阿拉伯及波斯)，而且还设计并制造了许多先进的天文仪器。

札马剌丁自己制作的天文仪器有多环仪、方位仪、斜纬仪、平纬仪、天球仪、地球仪，观象仪等7种。这些仪器，当时在世界上是罕见的。研究科学史的英国李约瑟博士在谈及地球仪时说:“除公元前2世纪马洛斯的克拉特斯古地球仪(已失传)外，没有比马廷·贝海姆1492年的纪录更早的人。”可是札马剌丁的地球仪却诞生于1267年，比马廷·贝海姆的记录整整早了225年。

札马剌丁的地球仪是球状的，体现了寰球这一科学概念与设想。这无疑对中国传统的“天圆地方”观念进行了勇敢的否定，这可以与当时布鲁诺提出的观点相提并论，只不过布鲁诺没有札马剌丁幸运，他最终被当时统治欧洲的教廷烧死。这与当时元朝宽松的科技政策是没法比的。

这时，我们本土的科学家，在天文学方面，也是成绩斐然的。天文学家郭守敬设计、制造了简仪、仰仪和圭表等天文仪器，比丹麦人第谷的同样的仪器要早300年。同时，他主张以实际观测为依据，在全国各地建立了规模庞大的天文监测网。另外，郭守敬还设计、制造了大型计时仪器——七灯漏(大明殿灯漏)，该仪器是反映中国古代计时机械制造技术水平的代表作。

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