宋元時期中國天文學(xué)的研究達(dá)到了一個新的頂峰。

宋代的天文學(xué)成就在我國歷史上是首屈一指的。從公元1010年~1106在官方主持下，共進(jìn)行了五次大規(guī)模的恒星觀測，其中最著名的就是第四次觀測，因?yàn)檫@次的觀測結(jié)果還引起了轟動世界的新發(fā)現(xiàn)。

公元1078年~1085年，北宋政府組織了對恒星天象的第四次大規(guī)模觀測。有個叫黃裳的人根據(jù)觀測的結(jié)果繪制了一個星圖送給了當(dāng)時的太子趙擴(kuò)，并由趙擴(kuò)收藏，這就是著名的黃裳原圖。趙擴(kuò)十分喜歡這張精心繪制的天文圖。靖康之變王朝南渡，這張寶貴的天文圖也隨之到了江南，大約從13世紀(jì)中葉起，在江南風(fēng)景如畫的歷史名城蘇州的文廟門口就豎起了一石碑。以后，南宋滅亡，元明相替，幾百年過去了，也沒有什么人注意過這塊古老的石碑。這塊古老的石碑高2米左右，寬約1米，碑上刻著一個大圓盤。盤上是許多被七拐八岔的線連在一起的小點(diǎn)點(diǎn)和一些稀奇古怪的文字，這就是公元1247年左右一個叫王致和的人根據(jù)黃裳繪制的原圖刻成的天文圖像。在這幅聞名世界的蘇州石刻天文圖上，刻有北宋第四次大規(guī)模天文觀測的結(jié)果——1430顆恒星。它是我國天文學(xué)史上，也是世界天文學(xué)史上的珍寶。

宋元時期最著名的天文學(xué)家是元朝的郭守敬，他從小喜歡讀書，喜歡觀察各種自然現(xiàn)象，對天文學(xué)尤其感興趣。他自己還制造了一些土儀器，如用竹篾做的渾儀來觀察天象，為后來對天文儀器的發(fā)明和創(chuàng)造打下了基礎(chǔ)。

公元1276年，元朝政府下令修訂歷法，郭守敬參加了這個工作。他本著實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，提出在修訂歷法前應(yīng)對天象進(jìn)行一次大規(guī)模的觀測，官方采納了他的這一建議。這次許多人參加的大規(guī)模天象觀測活動使我國天方學(xué)史上記錄的恒星數(shù)量由1430顆增加到2500多顆，并把觀測結(jié)果也制成了星圖，遺憾的是這個星圖沒能保存下來。

在觀測天象的活動中，為了提高精密度，郭守敬在三年之內(nèi)制成了簡儀、高表、仰儀等13種天文儀器。為了在外地觀測，他又創(chuàng)制了一套攜帶方便的天文儀器，還制作了仰規(guī)變距圖、導(dǎo)方渾蓋圖等五種圖，與儀器互相參照使用。

郭守敬創(chuàng)制簡儀，是對渾儀的大膽革新。渾儀是古代用來測量日、月和星星位置的主要天文儀器。但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，轉(zhuǎn)動不靈便，且圓環(huán)很多，遮掩了一部分星星，不利于觀察。簡儀的功用和渾儀相同，但結(jié)構(gòu)簡單，刻度精密，為了旋轉(zhuǎn)順利，還裝了滾球軸承，比歐洲應(yīng)用滾球軸承早了將近二百年。郭守敬制造的天文儀器，精巧和準(zhǔn)確程度都超過了前人。清朝初年，西方的傳教士湯若望來中國，見到郭守敬創(chuàng)造的天文儀器非常敬佩。他尊稱郭守敬為“中國的第谷”。第谷是16世紀(jì)歐洲著名的天文學(xué)家。也制造許多天文儀器。但他卻比郭守敬晚300多年。

應(yīng)用這次觀測的數(shù)據(jù)，郭守敬花了兩年多的時間修成了一部新歷法——《授時歷》。以往的歷法不滿一日的尾數(shù)大多用分?jǐn)?shù)來表示，使計(jì)算十分復(fù)雜，而郭守敬的《授時歷》改用了小數(shù)，他計(jì)算出一年為365.2425日，和地球公轉(zhuǎn)周期只差“秒”，與當(dāng)今世界上通用的公歷一年的周期相同。《授時歷》是在1280年頒布的，比現(xiàn)行的公歷要早302年。

郭守敬在天文歷法方面的著作有14種，共計(jì)105卷，在古代天文學(xué)家中，他是著作最為豐富的一個。

從公元前6世紀(jì)的春秋戰(zhàn)國時期到公元15世紀(jì)長達(dá)2000年的時間內(nèi)，中國在整個科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，無論是數(shù)學(xué)、天文學(xué)、物理學(xué)等理論自然科學(xué)方面，還是在應(yīng)用技術(shù)的發(fā)明創(chuàng)造上，始終居于世界的領(lǐng)先地位。究其原因，主要是由于我國古代的科學(xué)家們普遍享有思想上的自由，從春秋戰(zhàn)國直到宋元時期，在我國始終未能形成像伊斯蘭教、基督教國家那樣的政教合一的神學(xué)統(tǒng)治。因此，自先秦以來發(fā)達(dá)的自然科學(xué)和各種學(xué)術(shù)流派始終沒有象古希臘及中世紀(jì)的西方那樣遭受到嚴(yán)酷的摧殘。這正是科學(xué)發(fā)展的最重要的條件。