漢和帝繼承時，竇太后臨朝執政，讓他的哥哥竇憲掌握了朝政大權，東漢王朝就開始走下坡路了。著名的科學家張衡就是這個時期的人。
張衡特別愛好數學和天文研究。朝廷聽說張衡是個有學問的人，召他到京裡做官，擔任太史令，負責觀察天文。
張衡通過對天象的觀察研究，斷定地球是圓的，月亮是借太陽的照射才反射出光來。他還認為天好像雞蛋殼，包在地的外面；地好像雞蛋黃，在天的中間。
張衡用銅製造了一種測量天文的儀器，上面刻著日月星辰等天文的現象。叫做「渾天儀」。據說什麼星從東方升起來，什麼星向西方落下去，都能在渾天儀上看得清清楚楚。
那個時期，經常發生地震。有時候一年一次，也有一年兩次。發生一次大地震，會影響好幾十個郡，城牆、房屋發生倒坍，還死傷了許多人畜。張衡對記錄下來的地震現象經過細心的考察和試驗，發明了一個測報地震的儀器，叫做「地動儀」。
地動儀是用青銅製造的，形狀有點像一個酒罈，四圍刻鑄著八條龍，龍頭向八個方向伸著。每條龍的嘴裡含了一顆小銅球：龍頭下面，蹲了一個銅製的*，對準龍嘴張著嘴。哪個方向發生了地震，朝著那個方向的龍嘴就會自動張開來，把銅球吐出。銅球掉在*的嘴裡，發出響亮的聲音，就給人發出地震的警報。
公元138年2月的一天，張衡的地動儀正對西方的龍嘴突然張開來，吐出了銅球。按照張衡的設計，這就是報告西部發生了地震。
過了幾天，果然有人騎著快馬來向朝廷報告，離洛陽一千多里的金城、隴西一帶發生了大地震，連山都有崩塌下來的。大家都大驚進而信服。
張衡的科學成就是偉大的，他製成的渾天儀和地動儀在那個時候都是舉世無雙的，他在我國科學史上留下了光輝的業績。