张衡在耿寿昌发明的浑象基础上，制造出了更为先进的水运浑象。它的主体是一个直径约5尺(约当今120厘米不到一点)的空心铜球，上面画有黄、赤道与二十八宿及其他星官。紧附球体的，是地平圈与子午圈。整个天球一半在地平圈上，一半在地平圈下，可以绕天轴转动，正表现了所能看到的天象实况。整个浑象还与一套水力推动装置相连接，利用漏壶滴水的动力与漏壶的计时性，使浑象能够与昼夜时刻的变化相同步，使浑象所演示的与实际的天象相一致。
这是一个了不起的创造发明。从浅近处说，水运浑象能够形象地演示天象的实际变化，使浑天说得到普及推广，而从长远处说，对于整个天文学事业的发展，对于后来发明机械计时装置，都有着重要的意义。
天文仪器的进步，特别是浑仪的改进，最先受益的恐怕是天象的观测与记录。
汉代对日、月、五星的观测精度都有不同的提高，内容也有不断的扩充。如对日食的观测，不仅有了具体的日期，而且对食分、方位、亏起方向、初亏、复圆时刻等等都注意到了。又如对太阳黑子的观测，对其出现的时间、形象、大小、位置等等有了明确的记录。其他如新星与超新星、极光等也都是从汉代开始有了详实记录。
如果要说汉代是古代中国系统观测、记录天象的起始时期，那是绝对不错的。
汉代以前，古代中国的先人们也有天象观测与记录，但由于种种条件的局限与客观因素的影响，一方面当时的观测在系统性上确实还不够，另一方面一些观测的记录也未能完善地保存下来。
而从汉代开始，一方面朝代的沿革较为正常了，历朝对天象观测也较为正规，另一方面从汉朝起开始有了正史，成为古代时期保存天象资料最主要的文献。
这也是天文学体系在汉代形成的重要内容之一。
三、历法体系
秦王朝使用的是颛顼历，它是“古六历”之一，秦王朝统一中国以后成为了全国通用的历法，但终究因为没有完整地保存下来，所以后人对它知之甚少。
现在人们能够知道颛顼历的情况，只因在唐代的《开元占经》中略略保存了一些基本数据，如岁实、朔策、章蔀纪元、历元等等。
颛顼历一直使用到汉代初年，那是由于汉初的天下刚刚夺下，还来不及改制新历。直到汉武帝时期，改历才被提上了议事日程。公元前104年，踌躇满志的汉武帝下令由公孙卿、壶遂、司马迁等“议造汉历”，同时征召了当时著名的民间天文学家与占星家共二十余人参加具体的工作。在经过一番紧张的工作之后，一共提出了18种草案。经过集体的讨论、考辨、比较，最终采用了邓平的方案，于是汉代的第一部历法就此诞生了，这就是我国第一部由国家组织制订的历法棗太初历。
好事常多磨，这部历法的原文早已失传了，幸好西汉末年刘歆用这部历法中的主要数据改制成三统历(现保存于《汉书·律历志》中)，后人还能基本了解到太初历的情况。
在三统历中，开始有了气朔、闰法、交食与五星周期等内容。它将没有中气的月份定为闰月，在135个朔望月中设23个食季。这些很可能就是太初历的内容。
东汉章帝元和二年(公元85年)，太初历被废止，推出了由贾逵、李梵、编訢等人编制的四分历。所以命名为四分历，是因为岁实、朔策这两个最基本的常数与战国时期的四分历完全一致。
整个两汉时期的历法，成就最高的是东汉末年刘洪编制的乾象历。乾象历初成于东汉灵帝光和年间(公元178?83)，终定于东汉献帝建安十一年(公元206年)。但这部历法在东汉时没有能被采用，直到吴黄武二年(公元223年)才被正式颁布使用。
在古代中国的历法史上，乾象历被认为是一部具有划时代意义的历法。这种划时代的意义，主要体现在：
乾象历是我国天文学史上第一部具有月行迟疾(即月球运动不均匀性)内容的历法；
乾象历第一次明确提出了“交点月”的概念(即月亮从白道与黄道的一个交点运行一周后回到原交点所需的时间)，并给出了一个相当精确的数值27.55336(现代精确值为27.55455)；
乾象历缩小了回归年的斗分值，即将一年365□日的值提升为365.246179日，更趋精确；
乾象历提出了“食限”的概念，使对日食发生率的判断更为精确；
乾象历还创造了“月行三道术”、更为精确的五星推算法……
至此，就可以知道乾象历何以被称为具有划时代意义的历法了！
太初历诞生的那一刻起，宣告了中国天文学史上的一件至为关键的要事：古代中国历法体系就此形成了！
众所周知，古代中国的历法是一种阴阳合历，即以太阳的运行定年，以月亮的运行定月，为了使年、月两者的日期相合，用设置闰月的办法来解决。但这实际上并不是古代中国历法独有的特点，因为世界上的历法大多是阴阳合历。
也有的人认为二十四节气是古代中国历法的特点，这确实有一定的道理。二十四节气的确是古代中国的独特创造，它源起于上古时代，最终完成于汉初。二十四节气的实质是分得更细的阳历月，因为阴历月对农业生产的适时性不利，所以就有了二十四节气。但二十四节气只是历法的具体内容，不能算是历法的体系特点。
那么，古代中国国家历法体系的特点是什么呢？如果您能看一下那些正史上所载的历法，很快会发现：不是专业人员就绝对看不懂。原来，古代中国的国家历法，实际上都是天文历而不是普通的民用历。
在这些历法