天文學(xué)的發(fā)展離不開天文臺(tái)的興建，元代在上都（今內(nèi)蒙古正藍(lán)旗境內(nèi)）、大都（今北京）和登封（今河南登封）等地修建了多處天文臺(tái)。
至元八年（1271），元世祖忽必烈在上都主持興建了上都天文臺(tái)，并任命阿拉伯天文學(xué)家扎馬魯丁負(fù)責(zé)具體工作，地點(diǎn)位于上都故城北門。上都天文臺(tái)東西長 132米，南北寬52米，高約12米，平面呈凹字形。它的兩側(cè)和城墻連成一體，為整個(gè)城垣的組成部分，但高于城墻，后壁突出墻各約1米。扎馬魯丁制造的置 于天文臺(tái)的7件天文儀器明顯帶有西域特色，與中國傳統(tǒng)天文儀器有所不同。
至元九年（1272），世祖決定遷都大都，他到達(dá)大都后，積 極網(wǎng)羅天文人才，于至元十六年（1279）批準(zhǔn)修建大都天文臺(tái)，地點(diǎn)選擇東城墻下（今北京建國門外滄子河北），由太史院主管。臺(tái)高7丈，分為3層，院墻長 約123米，寬約92米。大都天文臺(tái)上層為天文觀測臺(tái)，中層放置圖書資料及星圖、渾象、計(jì)時(shí)漏壺及室內(nèi)儀器，下層為太史院辦公地點(diǎn)。大都天文臺(tái)是一座規(guī)模 宏大、工作人員眾多、設(shè)計(jì)周密、設(shè)備完善的天文臺(tái)。
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登封天文臺(tái)位于今河南登封縣告成鎮(zhèn)，始建于元朝初年，至今保存得較好，是中國現(xiàn)存 最早的古天文臺(tái)建筑，也是世界上重要的天文古跡之一。觀星臺(tái)的結(jié)構(gòu)分兩部分：一是由回旋踏梯簇?fù)碇呗柕呐_(tái)身，二是由臺(tái)身北壁凹槽內(nèi)向北平鋪的圭。臺(tái)身呈 覆斗狀，高9.46米，連小室通高12.62米，臺(tái)頂平面呈方形，每邊長8米多，底邊16米多。臺(tái)北壁正中的凹槽進(jìn)壁是測量日影的 圭表 。
精美絕倫的天文儀器 元代杰出的天文學(xué)家郭守敬曾提出： 歷之本在于測驗(yàn)，而測驗(yàn)之器莫先儀器。 也就是說天文觀測的前提是 創(chuàng)造先進(jìn)的天文儀器。為此，郭守敬創(chuàng)制了各類觀測儀器達(dá)13種之多，包括用于天體方位的測量、日影測量、時(shí)間測量、天象演示的設(shè)備以及便于野外觀察的輕便 儀器，著名的有簡儀、仰儀、圭表等。
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簡儀是對(duì)前人渾天儀的簡化和改進(jìn)。它是模擬天球，測量日、月和金、木、水、火、土五星及恒星位置 的一種天文儀器。這與現(xiàn)代望遠(yuǎn)鏡所用的英國式裝置很相似。改進(jìn)后的簡儀精確程度更高。簡儀是中國天文學(xué)上的珍品，比世界同類儀器要早三四百年；而且，簡儀 中應(yīng)用的滾珠軸承裝置，比西方發(fā)明的滾珠軸承裝置要早400年。至今簡儀尚存有明代的復(fù)制品。
仰儀是元代創(chuàng)制的一種天文儀器，用來測 量太陽位置，日食方向、虧缺及時(shí)刻。它是銅制空心球面儀器，半球面刻有東南西北四方位和十二時(shí)辰，還刻有與觀察地球緯度相應(yīng)的赤道坐標(biāo)。太陽光通過半球上 一塊帶孔的板投下一個(gè)倒映像在坐標(biāo)上，即可讀出太陽在天空的位置，可稱得上是世界上第一臺(tái)太陽投影觀察儀。它改仰觀為俯視，減小了太陽直視時(shí)日照耀眼之 苦，而且不容易疲乏，也是一種完全創(chuàng)新的天文儀器。 蘇州中考語文提分，就找易優(yōu)吳老師，針對(duì)性強(qiáng)，提分就是快（TEL:181-1815-9898）。
圭表由 圭 和 表 兩個(gè)部件構(gòu)成。 表 是垂立在地面上的標(biāo)桿， 圭 是表下向 正北方向延伸的一條石板。 圭 與 表 成垂直狀。圭表是用以觀察正午時(shí)太陽影子的長度，以測定時(shí)間，求得周年常數(shù)、黃赤道交角，劃分四季以及編制歷法所 用的天文儀器。郭守敬曾在大都建立了高達(dá)40尺的銅表，與應(yīng)用針孔成像原理的景符聯(lián)用，除了測量太陽正午時(shí)的影長外，還可以用于觀測星星、月亮的影長。這 在古代是無與倫比的?，F(xiàn)今河南登封告成鎮(zhèn)尚存有元代的觀星臺(tái)的石圭，觀測天文的效果仍然很好。
領(lǐng)先世界的天文觀測 元代疆域空前廣大，為元朝政府主持天文觀測提供了良好的條件。郭守敬領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行了一次規(guī)?？涨暗木暥葴y 量，在東起朝鮮半島，西到川滇與河西走廊，南近占城，北窮鐵勒，陸續(xù)建立了27個(gè)日影測量站進(jìn)行觀測。史書稱之為 四海測驗(yàn) 。由于這個(gè)觀察網(wǎng)絡(luò)除分布在 各地大城市外，還在北緯15度～65度每隔10度設(shè)置了觀察點(diǎn)，因此它所取得的數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確性十分高，與現(xiàn)代緯度值比較，絕大多數(shù)平均誤差在半度以內(nèi)。
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黃道面與赤道面相夾的角度即今天所稱的 黃赤交角 ，為天文學(xué)中最基本的數(shù)據(jù)之一，許多歷法計(jì)算上的問題都要用到這個(gè)數(shù)據(jù)。在元代以前，測得的數(shù)據(jù)不是 很精確，長期以來都認(rèn)為黃赤交角為24度。郭守敬利用新的天文儀器對(duì)黃赤交角進(jìn)行重新測量，得出黃赤交角為 二十三度九十分 的數(shù)據(jù)，換算為現(xiàn)今的度數(shù)是 23度33分53秒，與現(xiàn)代的觀測值相差僅僅1分6.8秒。這在當(dāng)時(shí)世界上無疑是最精確的。
二十八星宿是中國古代測量恒星位置的基 礎(chǔ)。當(dāng)時(shí)人們將黃道附近的星星分為二十八宿，用一星代表一宿。兩星間的距離稱為 距度 。元以前曾進(jìn)行過5次測距，但誤差仍很大。經(jīng)過郭守敬精密的測定 后，精確程度大大提高，其絕對(duì)誤差總和為2度10分，平均誤差只有4分5秒，比北宋崇寧年間所測試的數(shù)據(jù)的精確度提高了近一倍。郭守敬還觀測到前人未曾命 名的1000多顆新星，使元代能觀測的星宿達(dá)到將近2500顆。而歐洲在文藝復(fù)興之前所能測量到的星星也不過1022顆。這都是元代天文學(xué)臻于巔峰的最好 證據(jù)。
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《授時(shí)歷》 實(shí)際上，元代天文學(xué)是在編訂新歷法《授時(shí)歷》的過程中得到發(fā)展的。全國統(tǒng)一以后，忽必烈在至元十三年 （1276）正月設(shè)立太史局，把編制歷法作為統(tǒng)一王朝的一項(xiàng)重大舉措。太史局由太子贊善兼國子祭酒王恂負(fù)責(zé)。王恂奏準(zhǔn)起用告病還鄉(xiāng)的原左丞許衡參領(lǐng)其事， 郭守敬也被任命協(xié)助工作。在編制歷法的過程中，許衡負(fù)責(zé)理論性的指導(dǎo)，實(shí)際工作則由王恂和郭守敬分別負(fù)擔(dān)，其他參與者為南北日官陳鼎新、毛鵬翼、劉巨淵、 王素等人。經(jīng)過4年的努力，在至元十七年（1280）冬至，新歷告成，忽必烈賜名為《授時(shí)歷》，意即 敬授民時(shí) ?！妒跁r(shí)歷》的編成是中國古代天文學(xué)上的 一大突破，用郭守敬自己的話來說，就是 考正者七事 、 創(chuàng)法者五事 ，即考證了七項(xiàng)天文數(shù)據(jù)和計(jì)算出五項(xiàng)新的數(shù)據(jù)。
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七項(xiàng)天文數(shù)據(jù)： 一是至元十三年到至元十七年（1276～1280）的冬至?xí)r刻；二是冬至日太陽的位置；三是月亮過近地點(diǎn)的時(shí)刻；四是回歸年長度及歲差常數(shù)，一年為 365.2425日；五是冬至前月亮過升交點(diǎn)的時(shí)刻；六是二十八宿的赤道坐標(biāo)；七是元大都日出、日沒時(shí)刻及晝夜長短。
五項(xiàng)新的數(shù)據(jù)：太陽每日在黃道上的運(yùn)行速度，月球每日繞地球運(yùn)行的速度，由太陽的黃道經(jīng)度推算出赤道經(jīng)度，由太陽的黃道經(jīng)度推算出赤道緯度，月道與赤道的交點(diǎn)
