在太阳照射下地球自转与公转引起了地球上日照区的移动。 这个移动产生了很多天文现象。这些现象对人类生存太重要了。人们需要了解它认识它，了解这些现象的信息。我们根据这些需要研制了天文地球仪。它仿地球自转与公转产生的日照区在地球表面的移动。这种移动产生了天文信息——昼、夜、日出、日落、节气（季节）、极昼区域、极夜区域、太阳直射点位置、地方时、时、时差等。这些信息都是人们日常生活须知的。过去人们利用钟表、地球仪或地图和---的综合使用得到了部分信息，但不同区域日出日落的时间、随节气（季节）变化的昼夜长短、日照角度等信息还是无法得到，只能实测或问天文台。天文地球仪能给出这些信息。
东汉时期，发生的地动的次数较多。为了测定地动方位，及时通知官府做出赈灾行动，张衡在担任太史令一职时，开始研制能够报告地动的装置。经过多年的钻研，终于在公元132年发明了上台测定地动方位的科学仪器———地动仪。利用它，不但可以知道何时发生的地动，而且还可以测出地动的方位。从古书中对地动仪的描述来看，张衡的头脑中已经有了一个清晰的概念：地动是从远处一定方向传过来的地面震动。他把震动看成是可以通过固体的大地传输的一种事物。虽然现在我们都知道地动波的存在，但是东汉时期张衡就能意识到这一点，是需要经过推理和思考的
张衡设计的地动仪，仪体似樽形，直径与他所作的浑开仪同大，象征浑天说的天。立有都柱的平底表示大地，在天之内。仪体上雕刻的山龟鸟兽象征山峦和青龙、虎、---、玄武二十八宿。乾坤震巽坎离艮兑等---篆文表示八方之气，八龙在上象征阳，---在下象征阴，构成阴阳上下动静的辩证关系，都柱居于顶天立地的---，是按照古代天柱之说法布局，至于牙机，可能是采用了杠杆结构。
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