《后汉书·天文志》中介绍的天文学要点如下：
张衡认为宇宙是无限的，天体的运行是有规律的；月光是日光的反射，月蚀起因于地遮日光，月绕地行且有升降。
他认识到太阳运行的某些规律，正确解释了冬季夜长、夏季夜短和春分、秋分昼夜等时的起因。
他指出在中原可以见到的星有两千五百个，与今人所知略近。
他经过对某些天体运转情况的观测，得出一周天为三百六十五度又四分度之一的结论，与近世所测地球绕日一周历时365天5小时48分46秒的数值相差无几。
张衡掌握高明的机械技术，据传他当时还制做过两件神奇的器物。
一件是有三个轮子的机械，可以自转；一件是一只木雕，能在天上飞翔。
关于木雕，《墨子·鲁问》就有记载：“公输子削竹木以为鹊。成而飞之，三日不下。”
《列子·汤问》和《韩非子·外储说》都记载说，墨子本人也造过能飞的木鸢。
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