汉章帝在位时期，东汉政权比较稳定。但是汉章帝死后，继承皇位的汉和帝才十岁，窦太后临朝执政，让哥哥窦宪掌握朝政大权，东汉王朝开始走下坡路。

也就是在这个时期，出现了一位著名的科学家张衡。张衡是东汉时期杰出的科学家，南阳人。他从小就爱想问题，对周围的事物总要寻根究底，弄个水落石出。

一个夏天的晚上，张衡和爷爷、奶奶在院子里乘凉。他坐在一张竹**，仰着头呆呆地看着天空，还不时地举起手指指画画，认真地数星星。

突然，张衡对爷爷说：“爷爷，我数星星的时间久了，看见有的星星位置移动了。原来在天空东边的，偏到西边去了；有的星星出现了，有的星星又不见了。它们是会移动吗？”

爷爷说道：“星星是会移动的。你要认识星星，先要看北斗星。你看那边比较明亮的七颗星，很容易找到……”

“噢！我找到了！”小张衡很兴奋地又问，“那它是怎么移动的呢？”

爷爷想了想说：“大约到半夜，它就会移到与地平行，到天快亮的时候，这北斗就像翻了一个身，倒挂在天空……”

这天晚上，张衡一直睡不着，多次起来看北斗。夜深人静，当他看到那闪烁而明亮的北斗星时，果然倒挂着，他感到很兴奋！他想：北斗这样转来转去，是什么原因呢？天一亮，他便去问爷爷，谁知爷爷也讲不清楚。于是，他只能带着这个问题继续探寻下去。