Но на литературных способностях не заканчивались все его таланты. Чжан Хэн особенно любил математику и астрономию. Император узнал об этих его талантах и назначил Чжан Хэна чиновником, заведующим наблюдением за астрономическими явлениями.
В ходе своих наблюдений и исследований Чжан Хэн пришел к выводу, что Земля является круглой, и, что Луна дает свет благодаря облучению солнечным светом. Он считал, что космос окружает Земной шар подобно скорлупе яйца, а Земной шар, словно яичный желток, расположен в центре космического пространства. Эти суждения с сегодняшних позиций выглядят не совсем точными, но то, что они были сформулированы ученым, жившим более 1800 лет тому назад, не может не вызывать уважения и восхищения современных людей.
Для того, чтобы вести астрономические наблюдения, Чжан Хэн изобрел прибор Хуньтяньи . Он представлял собой пустотелый бронзовый шар диаметром 2,7 метра. Железный шест, подобно оси, проходил через центр шара. Ось была установлена на подставке и совпадала с направлением вращения Земли вокруг оси. На шаре были изображены Сонце, Луна, большие звезды. Прибор вращался за счет силы воды. Каждые сутки он оборачивался на один круг, таким образом мог сравнительно точно показывать положение Солнца, Луны и звезд.
Позднее Чжан Хэн еще изобрел прибор под названием Ди-дон-и (протосейсмограф).
Во времена династии Восточная Хань в Китае часто возникали землетрясения. Тогда о появлении землетрясений в народе царили всякие суеверия. Чжан Хэн же считал: землетрясения – эти стихийные бедствия. Людям надо исследовать их закономерности, чтобы устранить или уменьшить наносимый ими ущерб. Чтобы найти закономерности землетрясений, он изготовил в 132 году прибор по обнаружению землетрясений. Он был отлит из меди. Главная часть прибора напоминала по форме большой сосуд для вина.
Когда прибор ди-дун-и был изготовлен, его установили в столице Лояне в специальном здании для наблюдения за землетрясениями.
