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1627年，汤若望被派到西安接替金尼阁的传教工作。他在西安城内建立了一座小教堂，除了开展宗教活动外，他始终坚持科学研究。他研究了从西安通向中亚、中东和欧洲的交通道路问题。为此，他不断向过往商人、到北京向中国朝廷进贡的附件小国的使团，打听和记录他们行走的路线，经过的国名、地名、驿站名以及来往商品的名称、贸易状况等等。他据此写山详细的研究报名，寄往欧洲。他还花了不少时间考察了欧洲长期争论不休的契丹(n)和北部中国的关系问题，理清了在中国的北部并没有所谓契丹的地方。旧日所谓"汗巴利可城"是蒙古语对北京的称谓。在地图上应置于北纬40度，而竟置于50度以上，位置太靠北了。他这些观点和利玛窦是一致的。
1629年《远镜说》刊印。成为传播光学和望远镜制造技术的奠基性著作，对后世有重要影响。
1630(崇祯三年)，由礼部尚书徐光启疏荐，回京供职于钦天监，译著历书，推步天文，制作仪器。同时，利用向太监讲解天文的机会，在宫中传播天主教，受洗入教的有御马监太监庞天寿等。汤若望在历局期间，还同中国学者合作翻译了德国矿冶学家阿格里科拉(o)于1550年撰写的论述16世纪欧洲开采、冶金技术的巨著"矿冶全书"(XII)，中译本定名为"坤舆格致"。
1634(崇祯七年)，协助徐光启、李天经编成《崇祯历书》一百三十七卷。又受
五十、汤若望(5/8)