沈括在自然科学方面成就最大的首推天文、历法和算学。
在天文方面，他曾连续用了三个月的时间，每天夜间用“窥管”（是“浑仪”的一个重要组成部分）观测北极星的位置。把不同时间所看到的北极星方位分别画在图上，经过精心研究，最后他得出了当时北极星同北极的距离为三度多的科学结论。
