我国古代天文学长期以来领先全球，并在宋朝达到了一个新的高峰。宋朝在天文仪器制造、天象观测记录、恒星测量与星图绘制上都取得了十分辉煌的成就，留下了许多珍贵的天文学资料。遗憾的是，尽管宋朝天文学成就斐然，却没有诞生一位真正杰出的天文学家，也没有促进天文学的深入发展。深入透析背后的隐藏因素，或许有助于理解我国天文学到明清时期落后于西方的原因所在。
古代星宿图
宋朝的天文学成就
1、天文仪器制造
工欲善其事，必先利其器。天文学是一项高度依赖设备仪器的科学，它的研究对象是天上的日月繁星，远在数百、数千甚至数万光年之外，没有精密先进的仪器，仅凭一双肉眼，只能和老祖宗们一样，观测记载一些显著的天文现象，如日食、月食、彗星、流星等，无法取得实质上的进步。
宋朝制造过许多大型的天文仪器，宋太宗太平兴国五年（980年），四川民间天文学爱好者张思训设计制造了水转浑天仪，又名“太平浑仪”，改传统的水力驱动为水银驱动，解决了冬天水结冰影响仪器运作的问题。另外，宋太宗至道年间的至道铜候仪、宋仁宗皇祐年间的皇祐浑仪、宋神宗熙宁的熙宁浑仪等，较以往的天文仪器在结构设计和测量精度上都有较大提高。
宋朝最先进的天文仪器，莫过于苏颂在宋哲宗元祐年间领衔研制的水运仪象台，又名“元祐浑天仪象”。这台天文仪器总高12米，宽7米，以水力为动力，集浑仪、浑象和报时三大功能仪器于一体，底层为动力、传动和报时装置，中层为浑象，上层为浑仪，三部分仪器联动并自动跟踪天体运行。水运仪象台的规制之宏伟、设计之精巧、构造之复杂、功能之完善，堪称我国古代天文仪器之首，国际科学界对苏颂发明的水运仪象台有也着高度评价，认为它是现代钟表的先祖。
苏颂及其主持建造的水运仪象台
2、天象观测记录
我国古代十分重视天象观测，留下许多珍贵的观测记录。宋朝设置双重天文机构，一个是司天监，一个是天文院，两所机构职能相同，都负责天象观测，但独立进行观测行动。司天监每天清晨上报前一天的观测报告，天文院负责以自己的监测报告进行核对。若双方报告不一致，说明至少有一方存在错报、漏报甚至谎报现象。这一制度极大提高了天象观测的准确性，使得观测记录具有重要科学价值。
宋朝的天象观测与以往朝代没有本质区别，以观测日月星辰运行变化为主，但由于天文仪器的先进、观测制度的严密，留下的观测记录比以往更全面、更丰富、更准确，也更有科学价值。世界公认古代中国拥有世界上最早最完整的天象记录，这一点宋朝无疑做出了重要贡献。
1054年曾发生过一次著名的超新星爆发，现代天文学称之为SN1054超新星爆发，至今仍留有爆发遗迹（一个美丽的蟹状星云和中间的一颗中子星），当时整个欧洲都没有留下记录，宋朝史料却留下了确切记载，将之称为“天关客星”。《宋史天文志》的记录是：
至和元年五月己丑（1054年7月4日），出天关东南可数寸，岁余稍没”。
《宋会要辑稿》的记录更加详细，明确记录这次超新星爆发的现象至少持续了二十三天，其光芒之耀眼，白天都可以观测到，夜晚可见时间从至和元年五月到嘉祐元年三月，持续一年十个月：
“至和元年七月二十二日，守将作监致仕杨维德言：伏睹客星出现，其星上微有光彩，黄色。……嘉祐元年三月，司天监言：客星没，客去之兆也。初，至和元年五月，晨出东方，守天关，昼见如太白，芒角四出，色赤白，凡见二十三日。”
天关客星遗迹图&《宋史》星象的记载
3、恒星测量与星图绘制
伟大的哲学家、天文学家、星云学说的创始人康德说过“有两种东西，我对它们的思考越是深沉和持久，它们在我心灵中唤起的惊奇和敬畏就会日新月异，这就是我头上的星空和心中的道德定律。”
恒星测量是天文学的基础性工作，相当于勘察测绘；星图则是观测恒星的记录和查找恒星的工具，相当于编制地图。我国古代很早就进行了恒星测量和星图编制，但宋朝是进行全天恒星观测最多的时期，至少进行过七次有计划的、大规模的恒星测量，每次测量都在前一次测量的基础上，不断改进测量精度，北宋崇宁年间的一次恒星测量中，二十八星宿的测量误差绝对值平均只有0.15度，在那个没有天文望远镜的时代，这样的精度领先全球，让人叹为观止。
宋神宗元丰年间的恒星测量成果，被宋人绘制成星图，并被刻石保存下来，共刻恒星1431颗，现存于苏州博物馆，是我国现存最为古老的星图，而欧洲直到14世纪文艺复兴以前，观测的星数不过1022颗，部分西方科技史家称“从中世纪直到14世纪末，除中国的星图以外，再也举不出别的星图了。”
尽管宋朝天文学取得了领先世界的成就，但令人称奇的是，宋朝并没有诞生一位真正杰出的天文学家。以领衔制造水运仪象台的苏颂为例，一直被认为是宋朝最杰出的天文学家，但实际上苏颂的主业是做官，他的一生遍历地方长官，在朝廷多个部门任职，并于宋哲宗元祐年间拜相，天文工作只是他漫长职业生涯中一段短暂时光，而且他只是水运仪象台研制的领导者，并非设计师。