早在遠古的時候，人類就對包容和孕育生命的天空和大地充滿了好奇，運用無比奇特的想象力推測和演繹它們的形狀與成分。到了東漢時期，張衡結合古人的智慧和自身的知識發明了觀測天文的儀器——渾天儀。從那以後，人們才開始真正直觀的了解起天空，天的樣子在人們的眼中也變得越來越真實。
那個年代的天和地張衡那個年代的大多數人對於天和地只有兩種不同的說法，壹種認為：天圓地方，天覆蓋著地。天上的陰陽兩氣互相轉換從而形成了日出、日落，潮起、潮落。這種說法的不足很明顯，天如果是圓的，它無法將四四方方的大地山脈完整的覆蓋。
為了自圓其說，人們將過去的論調作了修改。後來認為天和地都是圓的，天和地就是兩個碗扣合在了壹起。這種新說法認為天和地都是中間高四周低，它們的高度永恒不變。
另壹種說法則是不同的態度：天是圓球狀的，地在天的中央，四周是水，大地浮在水上，天包著地，就好似蛋殼包裹著蛋黃壹樣。這壹論調強調天沒有起點也沒有終點，整個世界都是混混沌沌的，又稱“渾天”。如果根據現在的科學來評判，後壹種說法比前者令人更加信服，畢竟天空中摻雜著大量的雜質。但是也存在了月亮、太陽、星星起落的疑惑，但總的來說，這種說法成為了引領古代中國天文科學的指導理論。
“渾天”當時而立之年的張衡在家中潛心鉆研哲學、天文、數學等古籍，經過三年的刻苦研讀，在天文、歷算、陰陽等領域取得了壹定的成績，這為後來的渾天儀的誕生起到了至關重要的積累和沈澱作用。不僅如此，張衡熱衷於渾天說的研究，對渾天說的傳播起到了推廣的意義。後來，張衡通過研究天體運行規律，根據渾天說的理論以及太陽、星星和月亮的運動規律，發明了渾天儀。
“渾”是圓球的意思，所以渾天儀的外觀就是圓球形的，中間由零散同心圓環組成。直徑為1.3米，用銅制作而成，中心部位有軸貫穿。球上刻有二十八宿、星官圖以及二十四節氣、黃赤道、恒星圈、南北極等。銅球可以旋轉，旋轉的速度是通過漏壺滴水所產生的動力來控制。通過測試和觀察，銅球的運轉情況和天象壹致，所以人們觀察天象再不是壹件困難的事，通過觀察渾天儀就可以俯瞰世界。
人們對於天文探索的追求不斷加深，從漢代到北宋，渾天儀又增加了許多道環。其中北宋的沈括取消了白道環，元代的郭守敬取消了黃道環。從此把渾天儀分為了簡儀和立運儀。對天文的追求是人類的天性使然，沒有崇高文化的追求又怎來繁榮的當今世界，也正是由於古代先人的不斷探索才有了當今的科學技術，但我們頭上的這片星空，卻仍然保持著屬於它自己的神秘。