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为了使“浑天仪”能自行转动，他将一个巨大的水壶吊起来，滴出来的水力推动齿轮，齿轮带动空心铜球绕轴旋转。铜球旋转一周的速度和地球自转的速度正好相等。这样，人们坐在屋子里，就能从观察到整个天体的运行，就能知道春夏秋冬二十四节气的交替。
后来，张衡经过刻苦钻研，在“浑天仪”的基础上，又发明了世界上第一架能预报地震的仪器——“地动仪”。在一个巨大的用铜铸成的圆球四周，有八条金黄色的龙，龙嘴里衔着一个大铜珠，哪个方向发生地震，哪条龙嘴里的衔珠就会自动掉下来，于是，就能很准确地得知地震的发生地在哪，以及地震的深度、热度，这些数据都能测出来。
当时的“谶纬神学”信徒们，攻击张衡的“地动仪”触犯了天神，对张衡恨之入骨。
一次，几个“谶纬神学”的信徒，公开站出来攻击张衡：“你发明的那个‘地动仪’简直就是屠龙之术、雕虫小技，地震是上帝的意志，能让你那个破玩意测出来？”
张衡毫不留情地斥责那些人：“你们这些虚伪之徒，附和谶纬，图的是个人福禄！”
张衡的话，使得那些人老羞成怒：“你那个‘地动仪’算什么玩艺？简直一堆烂铜废铁！还不如早些当废铜废铁卖了。”