没有现代化的仪器，古代天文学家是如何观察日月星辰的？
古代的天文学家观察日月星辰，除了依靠肉眼，也有一种专门的仪器——浑仪。
最早出现在史书记载中的浑仪，是西汉时期的天文学家落下闳制造的。他从家乡蜀郡来到国都长安，为汉武帝制订《太初历》。为了取得准确的天文资料，落下闳制造了一架浑仪来观测日月星辰。不过，落下闳坦承，他只是按照前人留下的尺寸和规格制造了这架仪器，自己并不是它的发明者。可见，浑仪发明的时间，要远远早于汉武帝的时代。
浑天说认为，天包裹在地的周围，日月星辰围绕着大地，像车轮一样旋转运行。根据这种理论，要确定日月星辰的坐标，就要以人站立的大地为中心。所以浑仪从外形上看是一个由许多个同心圆环组成的球形，一个同心圆环对应一种天体运行轨道。用于支撑这些同心圆环的叫做极轴。
早期的浑仪比较简单，只有两个同心圆和一根金属轴。一个同心圆垂直于地面，叫做赤经环；一个同心圆平行于地面，叫做赤道环。圆环上面都标有刻度。金属轴与赤经环相交于两点，形成北天极与南天极。金属轴是一根可以绕着中心旋转的窥管。当古人要确定这两个圆环上任意一星星的位置时，只要用窥管对准这颗星星，根据赤道环和赤经环上的刻度，就可以确定这颗星星在天空中的坐标位置了。
唐代李淳风发明的浑天黄道仪，在原来赤经环、赤道环的基础上增加了黄道环，整个仪器也由原来的两层变为三层。外层叫六合仪，包括地平圈、子午圈和赤道圈。
中层叫三辰仪，由白道环、黄道环和赤道环构成。里层叫四游仪，包括一个四游环和窥管。此外，唐代天文学家一行发明的黄道游仪也比较有代表性。它们的工作原理与最原始的浑仪大致相同，但因为增加了“环”，也就增加了另外的参照坐标，可以更为精确地测量天体位置。
这些精密的浑仪体型庞大，结构复杂。人们在观测时，重重叠叠的圆环经常会阻挡视线，操作起来很不方便。从北宋开始，古人开始简化浑仪，这就出现了简仪。简仪，顾名思义就是简化了的浑仪。
元代科学家郭守敬发明的简仪，一是将原来的多环观测装置变为两个独立的观测装置，白道环、黄道环都被取消，只保留赤道装置和地平装置；二是创增百刻环，原来的窥管被新发明的百刻环取代，百刻环被等分成100刻，分为12个时辰，每刻又分作36分，通过观测百刻环上的刻度可测量天体的地平方位和地平高度，观察、定位、测量更为简便了。
和结构复杂的浑仪相比，简仪只由两个互相垂直的大圆环组成，看上去也简约了很多。简仪的出现，正是古人对天文观测的理解和掌握更进一步的结果。
