安帝永初四年（公元111年）， 张衡应征进京， 先后任郎中、太史令、公车司马令等低、中级官职 。 其中担任太史令时间最长， 前后达十四年之久 。 太史令是主持观测天象、编订历法、候望气象、调理钟律（计量和音律）等事务的官员 。 在他任职期间， 对天文历算进行了精湛的研究， 做出了重大的贡献 。
汉朝时， 关于天体运动和宇宙结构的学说已经出现了三种：盖天说、浑天说和宣夜说 。 盖天说创立最早， 它认为天在上， 地在下， 天象一个半圆形的罩子， 大地是平的， 或者象一个倒扣着的盘子 。 浑天说主张天是浑圆的， 日月星辰会转入地下 。 至于大地， 早期的浑天说认为大地是平的， 东汉三国时期的陆绩（公元187－219年）等进一步提出了大地是球形的概念， 使浑天学说臻于完备 。 宣夜说却认为天没有一定的形状， 而是无边无际的充满气体的空间， 日、月、五星（金、木、水、火、土五大行星）等都飘浮在气体中 。
【衡山南岳衡山的特点是什么【通用8篇】】张衡根据自己对天体运行规律的认识和实际观察， 认真研究了这三种学说， 认为浑天说比较符合观测的实际 。 他继承和发展了前人的浑天理论， 在西汉耿寿昌发明的浑天仪的基础上创制了一个能够精确在表演浑天思想的“浑天仪” 。 他精通天文、历算， 具有很强的革新思想， 先后写出了《灵宪》、《灵宪图》、《浑天仪图注》等天文学着作， 成为东汉中期浑天学说的代表人物之一 。
张衡之所以能够在科学上做出杰出成就， 成为伟大的科学家， 和他坚持唯物观点、反对唯心主义和迷信思想有密不可分的联系 。 张衡一生为我国的科学文化事业作出了卓越的贡献， 是我国古代伟大的科学家之一 。 他谦虚谨慎、勤学不倦， 在所从事的事业中表现出了一丝不苟、精益求精、不畏强权、勇于进取的研究风格 。 而他不慕名利的高尚品德更值得我们学习 。
永和四年（公元139年）， 张衡请求告老还乡不准， 又被调到朝中做尚书， 但只任职一年就与世长辞了， 终年六十一岁 。
《灵宪》
张衡一生所着的天文学着作， 以《灵宪》最为着名 。 这是一部阐述天地日月星辰生成和它们的运动的天文理论着作， 代表了张衡研究天文的成果 。 它总结了当时的天文知识， 虽然其中也有一些错误， 但还是提出了不少先进的科学思想和独到见解 。 例如， 在阐述浑天理论的时候， 虽然仍旧保留着旧的地平概念， 并且提出了“天球”的直径问题， 但是张衡进一步明确提出在“天球”之外还是有空间的 。 他说：“过此而往者， 未之或知也 。 未之或知者， 宇宙之谓也 。 宇之表无极， 宙之端无穷 。 ”就是说， 我们能够观测到的空间是有限的， 观测不到的地方是无穷无尽， 无始无终的宇宙 。 这段话明确地提出了宇宙在时间和空间上都是无穷无尽的思想， 是十分可贵的 。
张衡在《灵宪》中指出月亮本身并不发光， 月光是反射的太阳光 。 他说：“夫日譬犹水， 火则外光， 水则含景 。 故月光生于日之所照， 魄生于日之所蔽；当日则光盈， 就日则光尽也 。 ”（景就是影， 魄指月亮亏缺的部分 。 ）他生动形象地把太阳和月亮比做火和水， 火能发光， 水能反光， 指出月光的产生是由于日光照射的缘故， 有时看不到月光， 是因为太阳光被遮住了 。 他这种见解在当时是十分新鲜的， 也是正确的 。 同时， 张衡还进一步解释了月食发生的原因 。 他说：“当日之冲， 光常不合者， 蔽于地也， 是谓暗虚 。 在星则星微， 遇月则食 。 ”这段话的意思是：“望月”时， 应该能看到满月， 但是有时看不到， 这是因为日光被地球遮住的缘故 。 他将地影的暗处叫做“暗虚”， 月亮经过“暗虚”时就发生月食， 精辟地阐述了月食的原理 。 至于“在星则星微”一句， 说的是星星碰上“暗虚”就隐而不见了 。 现在看来这种说法是不正确的 。 由于星星距地球极为遥远， 又大都是发光的恒星， 不象月球一样属于行星， 因此没有任何一个星星会进入地球的影子之中而失去了光芒 。 这是张衡的不足之处 。 这也可以看出在当时的水平下， 古人的研究不可能作到尽善尽美 。 今人也一样， 做任何事情的时候都不可能将事情作的绝对正确， 但一定要最大程度的正确反映客观现实 。
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