把宇宙作为一个整体，探讨我们所居住的大地在其中所处的位置，即天和地的关系，叫作宇宙结构理论。在中国古代，天体学说有所谓论天六家：盖天说、浑天说、宣夜说、昕天说、穹天说、安天说。其中主要有三家：盖天说、浑天说、宣夜说。“昕天说”基本上属于“盖天说”体系，“穹天说”是“盖天说”的翻版，“安天说”则是“宣夜说”的发展。
盖天说
“盖天说”出现于殷末周初，其主要观点为天在上，地在下，天为一个半球形的大罩子。南北朝时期鲜卑族歌手斛律金的《敕勒歌》中有“天似穹庐，笼盖四野”两句词，这是对“盖天说”的形象化说明。“盖天说”一共有两种：
第一种“盖天说”即“天圆地方说”。《晋书·天文志》中说：“周髀家云：‘天员（圆）如张盖，地方如棋局。’”关于方形的大地，战国时代阴阳家齐人邹衍解释说，上有九个州，中国是其中之一，叫作赤县神州，每个州四周环绕着一个稗海。九州之外，还有一个大瀛海包围着，一直与下垂的天的四周相连接。穹庐般的天穹有一个“极”（这个极实际上是地球自转轴正对这一点），天就像车轱辘一样绕着这个“极”旋转不息。“天圆地方说”的最大破绽，就是半球形的天穹和方形大地之间不能吻合。这迫使人们将其修改为：天并不与地相接，而是像一把大伞一样，高悬在大地上空，有绳子缚住它的枢纽，周围有八根柱子支撑着。天空有如一座顶部为圆拱的凉亭。《列子·汤问》篇中所说的共工触倒的那个不周山，就是八根擎天柱之一，所以女娲便出来炼石补天。“天圆地方说”提出的宇宙模型，只是凭感性的观察，又掺入了许多假想规定，但在我国历史上却有广泛影响，因为它符合儒家关于“天尊地卑”的说教，在封建王朝的天地理论体系中占据正统地位。如北京的天坛，是圆形的；地坛，是方形的。这是“天圆地方”的象征性模型。
第二种“盖天说”将方形大地改为了拱表大地，即《晋书·天文志》中所说的“天象盖笠，地法覆盘”。第二种“盖天说”已经有了拱形大地的设想，为以后球形大地的认识奠定了基础。但它仍然不能解释天体的运行，如太阳的东升西落和月亮的盈亏等问题。
浑天说
“浑天说”主张大地是个球形，外裹着一个球形的天穹，地球浮于天表内的水上。汉代天文学家张衡在其《浑天仪图注》中说：“浑天如鸡子，天体圆如弹丸，地如鸡子中黄，孤居于天内，天大而地小。天表里有水，天之包地，犹壳之裹黄。天地各乘气而立，载水而浮……天转如车毂之运也，周旋无端。其形浑浑，故曰浑天。”“浑天说”始于战国时期，战国人慎到、惠施都提出过关于球形大地的设想。关于球形大地如何悬在空中，最早的“浑天说”认为天球里盛满水，地球浮在水面。半边天在地上，半边天在地下。日月星辰附在天壳上，随天周日旋转。后来一些浑天论者纷纷反对地球浮于水面的说法。明代章潢的《图书编·天地总论》中说：“《隋书》谓日入水中，妄也。水由地中行，不离乎地，地之四表皆天，安得有水？谓水浮天载地，尤妄也。”
随着“元气体论”的发展，“浑天说”改为地球浮于气中，与气天相似。宋代张载的《正蒙·参两篇》中说“地在气中”。“浑天说”比起“盖天说”来，无疑要进步得多。“浑天说”与球面天文学的基本出发点完全一致，对于观测天文学来说，也能充分满足要求。但是，作为宇宙结构理论来说，“浑天说”则是不符合事实的。天球的概念完全是个臆想的概念。
宣夜说
“宣夜说”认为“天”并没有一个固定的天穹，而只不过是无边无涯的气体，日月星辰就在气体中飘浮游动。关于“宣夜说”的得名，是因为观测到星星常常闹到夜半不睡觉。如清代邹伯奇说：“宣劳午夜，斯为谈天家之宣夜乎？”但“宣夜说”的历史渊源，可上溯到战国时代的庄子。《庄子·逍遥游》即有：“天之苍苍，其正色邪？其远而无所有至极邪？”用提问的方式表达了自己对宇宙无限的猜测。“宣夜说”自然观的基础是“元气”学说。战国时代的宋尹学派，把宇宙万事万物的本源归结为“气”，这“气”可以上为日月星辰，下为山川草木。在这方面，“宣夜说”有重大发展。三国时代的“宣夜说”学者杨泉在其《物理论》中说：“夫天，元气也，皓然而已，无他物焉。”他还进一步论证说：“夫地有形而天无全。譬如灰焉，烟在上，灰在下也。”
“宣夜说”的进一步发展，还牵涉到天体的物理性质问题。据《列子·天瑞》篇记载，有位杞国人听说日月星辰是在天空飘浮的，便“忧天地崩坠，身无所寄，废寝食者”。这便是成语“杞人忧天”的由来。为此，劝杞人的人，提出了不但天空充满气体，连日月星辰也是气体，只不过是发光的气体。后来的“宣夜说”学者又进而提出地球会坏，天地也会坏，但是用不着担忧。
就宇宙结构理论来说，“宣夜说”确实达到了较高水平，它提出了一个朴素的无限宇宙观。但是，从观测天文学的角度来看，“宣夜说”却不如“浑天说”的价值大。“浑天说”能够近似地说明太阳和月亮的运行，“宣夜说”只能指出它们运行的不同，却没有探讨其运行的规律性。古人修订历法时，“浑天说”有很重要的实用意义，“宣夜说”却仅仅具有理论意义。但在人类认识宇宙的历史上，“宣夜说”无疑也有其重要意义。
中国古代的观象台
秦代上天台遗址
上天台是秦阿房宫殿祭祀天神的建筑物，可能就是秦朝观察天象的建筑基础。古代先民认为，太平盛世，均是天神的恩赐和保佑。皇帝为了使自己的国家物阜民丰，四海长平，定期率领朝臣登坛祈祷天神。
上天台遗址在今陕西省西安市西阿房宫遗址内，是一座土筑台子，周长约310米，高约20米，全用夯土筑起，残高约10米，基底面积约6000平方米，远望好像一座小山丘。1974年，曾经发现门和甬道的遗迹。出土过柱础和下水管道。但由于遗址残毁过甚，原来的情况还有待于进一步的考查和研究。
重现的上天台，是根据有关史料营造。规模为16.8米×16.8米，高19.8米。
东汉灵台遗址
灵台是东汉的国家天文观测台。它始建于东汉光武帝建武中元元年（56年），一直沿用到西晋，毁于西晋末年的战乱。
灵台遗址位于洛阳市东约15公里的汉魏故城遗址南部，是我国发现的最早一座天文观测台遗迹，距今已有1900多年。遗址的范围约44000平方米，中心建筑是方形夯筑高台，其基部长宽各约50米，现仍高出地面8.45米。其顶部原来置放仪器，是观测天象的露天观测台。土台四周各有上下二层平台，上层平台四周各有五间建筑遗址，下层平台有回廊建筑遗址。台上是作为观测的场所，四周建筑是进行整理观测记录与研究的屋舍。
东汉时期杰出的科学家张衡（78-139年）曾两度任太史令十多年，直接领导和参与了灵台的天象观测和天文的研究工作，写出了《灵宪》等重要著作，并创制出世界上最早用水力推动观测天象的浑天仪和世界上第一台测报地震的仪器——候风地动仪。
登封元代观星台
我国保留下来最古老的天文台是河南登封市告成镇的观星台。相传此处是周公以土圭测景（影）的地方。为纪念此事，唐玄宗开元年间，天文学家张遂（僧一行）在改革历法时，即在此地建立了象征性石表。石表连座高仅2.12米，正面刻行书“周公测景台”五个大字。在台后还有周公祠等建筑。
元代初期，天文学家郭守敬和王恂在这石表的北面建立了永久性的大型测影台。当时在全国共设有24个天文观测站，这个台是观测的中心。台子用砖石砌筑，平面正方形，上小下大，台身为280平方米，高9.46米，连同明代在台顶增建的小房共高12.62米。明代改称它为观星台。1975年对它进行了全面修整。
登封观象台是一座具有测影、观星和记时功能的古天文台，台子北面有东西踏道盘旋登上。台顶北壁中间有一砖砌上下直通之凹槽，用以测量日影的“景表”。在凹槽之下的台子底部，有南北指向的石圭一个，用36方整齐的青石连成，长31.2米，方位与子午线相符。圭面刻有双股水槽，水自南端注入，北端可泄出，表上刻有尺度以观测水准。郭守敬当年在这里通过测量，推出一个回归年为365日24刻25分（每日分为100刻），合现在的365天5小时49分12秒。他所制定的授时历和现在通用的公历（格力高利历）一年周期完全相同，但它比现行公历早了300余年。
北京古观象台
北京古观象台是世界上古老的天文台之一，建于明正统七年（1442年），明代为观星台，清代为观象台。台上安放有大型天文观测仪器，台下有紫微殿和晷影堂等附属建筑物，在明代已大体形成现在的布局。
在高达17.79米的古观象台上，陈列有8件清代铸造的巨型铜质天文仪器，分别为天体仪、赤道经纬仪、黄道经纬仪、地平经纬仪、象限仪、纪限仪、玑衡仪、抚辰仪。这些仪器造型美、铸造精、计量准，除在造型、花饰、工艺等方面具有中国的传统特色外，在刻度、游表、结构等方面直接反映了西欧文艺复兴时代以后至天文望远镜发明之前大型天文仪器的进展和成就，至今仍可运转自如，如此古老而完整配套的巨型天文铜仪在世界上已是独一无二了。
古观象台
1442-1929年，这里保持了近500年连续的天文观测记录，精确率极高，这在世界天文观测史上也是稀有的。
如今在紫微殿院内还安放有新复制的明代浑仪、简仪（原物的1/3）及正方案，晷影堂前设有铜圭表，台下的展室里布置有《中国古代天文学成就》展览。
北京古观象台因历史悠久、建筑完整以及它在东西方文化交流中的独特地位而闻名中外，是国家重点文物保护单位。
北宋历法改革
北宋初期，中国古代社会进入一个相对稳定的时期，这为社会生产的发展创造了有利条件。和唐代相比，宋代的经济在农业、手工业、商业和国外贸易等方面都有了巨大的发展。经济的发展、生产的需要，直接导致了宋以后科学技术的发展高潮。在这种科学技术的发展高潮中，天文学占据着显著的地位。
当时航海业的发展提出了精确测定天体位置的要求，农业的发展则需要依据更准确的历法来精细地安排农事。而这一时期冶炼和机械制造工艺水平的提高，又给一些大型、精密天文仪器的制造创造了有利条件，从而大大提高了观测的精度，这样就把天文观测和历法计算中的矛盾揭示得越来越深刻。正是人们的生产斗争和科学实践促成并推动了北宋频繁的改历活动。几乎每个北宋皇帝在位时都颁布过新历。从北宋开国到京城开封被金兵占领（960-1126年），167年间颁布了9个历法，历法改革非常频繁。
北宋历代皇帝对历法改革都比较重视，但他们的目的主要出于政治需要，而不在于积极发展科学事业。因为历法是否正确，除了与农业生产和人民生活有关外，还与统治阶级的命运有着紧密的联系。在封建统治阶级看来，历法与天象相吻合，正好说明朝廷的统治与天意是一致的。天象预示一切。北宋时期由于经常受到北方的辽和西夏的侵扰，国势较弱。又由于阶级矛盾尖锐，农民不断举行起义，因此统治阶级特别迷信于天象，总是希望能从天象中窥探出“天”的意向。正由于这个原因，历法才受到北宋历代皇帝的重视，在一定程度上促进了这一时期的历法改革活动。
僧一行对子午线长度的测定
子午线即地球的经度线。测量子午线的长度可以确定地球的大小。子午线长度是地理学、测地学和天文学上的一项重要基本数据。
早在公元前3世纪和公元前1世纪，古希腊的天文学家曾先后两次进行确定子午线长度的工作。但是，他们并没有全部经过实际的测量，例如在距离方面，他们都是根据商队或商船的估计而得的。
真正用科学方法最早实际测定子午线长度的，是我国唐代天文学家僧一行于唐玄宗开元十二年（724年）为了制定历法的需要而发起的。
一行俗名张遂（683-727年），魏州昌乐（今河南南乐）人。僧一行生于官宦人家，但在他还是孩子时，便家道中落，一贫如洗，只能依靠邻居接济才勉强度日。他从小聪颖过人、博闻强识，对古代的经史典籍无不涉猎，对天文数术之法尤其感兴趣。公元705年，武则天的侄子武三思仰慕一行的学问和品行，想和一行交朋友。一行不屑与他为伍，只有弃家逃到嵩山，削发为僧。717年，唐玄宗听到一行的名声，特派一行的叔父前往当阳山征召他入朝。721年，唐玄宗下诏命一行制定新的历法。一行奉诏之后，首先和梁令瓒共同建造了一架黄道游仪，对恒星位置、日月行星运动进行了重新测量。通过这次测量，他发现恒星的位置在很长一段时间内会发生变化，以及太阳的运动在冬至时最快、夏至时最慢的正确规律。一行还发起了全国范围的天文测量工作，否定了沿用近千年的“寸差千里”的错误观念。在这些观测的基础上，一行编纂了中国天文学史上著名的《大衍历》。
我国古代的历法不但包含了年、月、日的安排，而且还包含了日食、月蚀的预报和各个节气日的昼夜时刻长度等。而这些项目都跟观测地的纬度有关。唐代初年，为了使编出的历书能在全国各地使用，曾经到全国各地进行天文观测。
这次观测共去了12个地点。观测的项目包括：这一地点的北极出地高度，冬至、夏至日和春分、秋分日太阳在正南方向的时刻八尺高表的影子长度。
在这次测量中，以南宫说等人在今河南省的4个地点进行的一组最重要。他们除了测量北极高度和日影长度外，还测量了这4个地点之间的距离。这4个地点是白马（今河南滑县）、浚仪（今河南开封）、扶沟和上蔡，它们的地理经度几乎完全相同，误差很小。一行根据这些地点实测所得的数据算得：从白马到上蔡，距离“五百二十六里二百七十步”（唐代尺度），夏至日表影的长度“差二寸挂零”。这次观测再一次证明了古代流传的“南北地隔千里，影长差一寸”的说法是错误的。“千里一寸”的说法早在南北朝宋文帝元嘉十九年（442年）就被天文学家何承天（370-447年）否定了，但何承天还是认为，影差一寸的任意两地，其间南北距离总是相等的。这个说法实际是认为地是平的。这其实是不正确的。隋代的刘焯就提出过，影差和南北距离的比率是不固定的。唐初的李淳风也认为这个比率不是个常数。现在一行根据南宫说等人的实测证实了刘焯、李淳风等人的说法。他完全废弃了“地隔若千里，影差一寸”的概念，代之以北极高度差一度南北距离差多少里的概念。
根据南宫说等人所得的测量数据，很容易就求出，“南北距离三百五十一里八十步，北极高度相差一度”，这个数据就是地球子午线上一度的长。变成现代的度量单位，子午线一度长129.22公里。按现代的测量，子午线一度长111.2公里。一行所得数据与现代的误差是13.9%。
一行所得数据的误差虽然较现代大一些，但这个数据却是世界上第一次子午线长度的实测。它开创了我国通过实际测量认识地球的道路，彻底破除了“日影千里差一寸”的谬见；把地理纬度测量和距离结合起来，既为制定新的历法创造了条件，又为后来的天文大地测量奠定了基础。
通过这次测量，一行认识到一个重要的科学真理，即在很小的、有限的空间范围里探索出来的正确的科学规律，如果不加分析地、任意地向很大的甚至无限的空间条件下去推广，那就会荒谬了。“日影千里差一寸”的错误就在于把只在小范围平地上总结出来的平面测量理论主观地推广到大面积去应用。可是，在大面积的条件，地球表面就不能认为是平面，而必须用球面的概念来处理。一行对古人这个错误的纠正在科学思想史上是一个进步。
郭守敬的《授时历》
郭守敬（1231-1316年），字若思，顺德邢台（今河北省邢台市）人。在其少年时候，他的父亲就去世了。他是在祖父的抚养和教育下长大成人的。郭守敬的祖父是个很有学问的人，他不仅精通数学和水利，而且特别喜欢结交那些有知识的士大夫，这就给少年郭守敬营造了一个学习天文知识的良好环境。
元世祖中统三年（1262年），郭守敬入朝为官。开始时主要在水利部门工作。至元十三年（1276年），元世祖忽必烈下令编制新历法，并成立了一个专门编制新历法的太史局，任命郭守敬为负责人之一。郭守敬坚持认为，制定历法必须以实际测量为基础，而要进行观测就必须有先进的仪器才行。为了精确汇集天文数据，以备制定新的历法，郭守敬简化了中国传统的观测仪器浑仪，精心设计创制了一整套闻名世界的简仪以及仰仪、高表、景符、窥几等优秀的天文仪器。使用这些仪器，郭守敬又进行了一次全面的测天工作，并在此基础上编成了中国历史上最为优秀的星表。
《钦定授时通考》书影
同时，郭守敬根据“四海测验”的结果，并参考了1000多年的天文资料，70多种历法，互相印证，排除了子午线日月五行和人间吉凶相连的迷信色彩，按照日月五行在太空运行的自然规律，在至元十七年（1280年年），编制了代表中国古代传统历法最高成就的《授时历》。
《授时历》推算出的一个回归年为365.2425日，即365天5时49分12秒，与地球绕太阳公转的实际时间只差26秒钟，和现在世界上通用的《格里高利历》（公历，俗称阳历）的周期一样，但《格里高利历》是1582年才开始使用，比郭守敬的《授时历》晚了300多年。元至元二十三年（1286年），郭守敬迁升太史令，他仍继续天文观测和天文学的研究及著述工作。他的天文学著作有14余种，105卷。这些著作除《授时历》经后人载入《元史》外，其余均未流传后世。
《授时历》是中国古代最优秀的历法，也是使用时间最长的历法。从元代颁布开始，历经整个明代，一直到清初的360多年中，行用的历法实际上都是《授时历》，只是名称有所变化而已。
《授时历》之所以沿用这么长时间，和它的计算精度非常高有很大关系。首先，它制定了当时世界上最为精确的天文资料，如它的回归年的长度；其次，它吸收了《统天历》首先发现回归年的长度在逐渐变小的观点，规定100年中回归年的长度减小0.0001日，虽然这个数值有点大，但它与《统天历》相比，还是要精确一些；再次，《授时历》废除了沿用了上千年的上元积年和用复杂分数表示天文资料的办法，不仅大大减少了计算量，也保证了计算精度。《授时历》在计算方法上也有很大的创新，如为了对太阳、月亮的不均匀运动进行改正创造了三次插内插法；为了进行黄道和赤道宿度之间的转化以及太阳视赤纬的转化，而创立了类似球面三角法的算法和平立定三差法，这在世界数学史上也是开创了先例的。
郭守敬晚年又转向水利工作，邢州治水，初露锋芒；大都（北京）治水，使元朝后历代国都兴建于此；西夏（今甘肃、宁夏一带）治水，黄河探源，为民造福深远。鉴于郭守敬的突出贡献，1303年郭守敬72岁时，元成宗发布命令：“凡七十二岁的官员都去职返里，惟独郭守敬以纯德实学，为世师法继续留任。”
为了纪念这位伟大的天文学家，1962年，我国邮电部发行了绘有郭守敬半身像与简仪的两枚纪念邮票；1981年，国际天文学会在北京召开会议，隆重纪念郭守敬诞辰750周年，国际天文学会将美国在月球上发现的一座环形山命名为“郭守敬山”；1997年，经国际小行星研究会批准，中国科学院紫金山天文台把他们在1964年发现的编号为2012号小行星，正式命名为“郭守敬星”。
我国最早对于太阳黑子的记录
太阳黑子是太阳光球层上出现的暗斑点。因其温度要比周围光球低1000-2000℃，从而与光球相比成为黯淡的黑斑，所以被称为“太阳黑子”。
现今世界公认的最早的黑子记录，是西汉成帝河平元年（公元前28年）三月所见的太阳黑子现象，载于《汉书·五行志》：“成帝河平元年……三月己未，日出黄，有黑气大如钱，居日中央。”这一记录把黑子的位置和时间都叙述得很详尽。
事实上，在这以前，我国还有更早的黑子记载。在约成书于汉武帝建元元年（公元前140年）的《淮南子·精神训》中，就有“日中有譻乌”的叙述。譻乌，也就是黑子的现象。而比这稍后的，还有：汉“元帝永光元年（公元前43年）四月……日黑居仄，大如弹丸”（《汉书·五行志》）。这表明太阳边侧有黑子成倾斜形状，大小和弹丸差不多。这个记载也比前面的记载要早。
由于物质的激烈运动，太阳黑子经常处于变化之中。有的存在不到一天，有的可到一月以上，个别长达半年。这种现象，中国古人也都精心观察，并且有所记录。《后汉书·五行志》有这样的记载：“中平五年（188年）正月，日色赤黄，中有黑气如飞鹊，数月乃销。”《宋史·天文志》也记有宋高宗“绍兴元年（1131年）二月己卯，日中有黑子，如李大，三日乃伏。六年十月壬戌，日中有黑子，如李大，至十一月丙寅始消。七年二月庚子，日中有黑子，如李大，旬日始消。四月戊申，日中有黑子，至五月乃消”。
太阳黑子不但有存在时间，也有消长过程中的不同形态。最初出现在太阳边缘的只是圆形黑点，随后逐渐增大，以致成为分裂开的两大黑子群，中间杂有无数小黑子。这种现象，也为古代观测者所注意到。《宋史·天文志》记有宋徽宗政和二年（1112年）“四月辛卯，日中有黑子，乍二乍三，如栗大”。这一记载，就是属于极大黑子群的写照。
中国古人观测天象，全靠目力。对于太阳只有利用日赤无光、烟幕蔽日之际，或太阳近于地平、蒙气朦胧之中，以及利用“盆油观日”方法，才能进行观望记录。从汉代到明代的1600多年间，我国史书的太阳黑子记载超过100次。
欧洲发现太阳黑子的时间比较晚。他们最早的黑子记录是公元807年8月19日。虽然此时已是9世纪，但还是被误认为是水星凌日。太阳黑子的发现是伽利略（1564-1642年）使用望远镜完成的天文学进展之一，他在1610年才看到黑子，直到1613年才把结果公开发表。
对于中国古人对太阳黑子的观察与记录，外国学者多有赞扬。美国天文学家海耳（1868-1938年）就曾指出：“中国古人测天的精勤，十分惊人。黑子的观测，远在西人之前大约两千年。历史记载不绝，而且相传颇确实，自然是可以征信的。”
太阳黑子的消长，有它的盛衰周期。平均周期为11年，这个数字是1843年德国业余天文学家施瓦贝（1789-1875年）首先得到的。但是，如果引用我国古代太阳黑子的记录加以分析，也完全能够得到相同的结果。
1975年，我国云南天文台编集我国从公元前43年到公元1638年的100多条黑子记录，进行计算，得出周期是10.6±0.43年；同时还存在62年和250年的长周期。这一重要结果，是研究我国古代太阳黑子记录、探索它的规律的良好收获。
历代的记录已经表明：黑子出现最多的年月，也是极光出现频繁的时期。黑子和极光互有关系。1977年7月，云南天文台又利用我国古代太阳黑子和极光的记录，同时进行分析得出，极光和黑子都存在约11年的周期，并且得出结论：太阳活动和极光的约11年周期，并不是近300年才有的暂时现象。这对于研究地球物理学和天文学的一系列问题，将是很有益的启示。同时也说明我国古代关于记录太阳黑子的资料是相当宝贵的。
中国历史上的历书
“历书”是按一定历法排列年、月、日、节气并提供有关数据的书。它反映了自然界的时间更替和气象变化的客观规律，对农业生产和人民日常生活有重要指导意义，在广大百姓中得到广泛应用已有1000多年的历史了。
历书，古时称“通书”或“时宪书”。封建王朝时代，由于它是由皇帝颁布的，所以又称“皇书”。我国古代设有专掌观察天象、推算历法的官职。秦汉有太史令，唐代设太史局，宋元有司天监，明清改名为钦天监。明代崇祯二年至七年（1629-1634年）在徐光启等统领下的“历局”组聘专业人士编纂了《崇祯历书》。清初，传教士又将《崇祯历书》略作整理进呈给清帝，改书名为《西洋历法新书》，在其后相当长一段时间内，它一直成为当时天文学家学习和研究西方天文学的主要著作，对我国天文学发展影响很大。
中国的阴阳合历不仅考虑月亮的圆缺变化，而且要考虑到太阳的周年运动。据考证，中国大约从殷商时期就已经开始使用阴阳历了。
阴阳历的平年有6个30天的月，6个29天的月，加起来是354日，与一年的长度365日差11天。如果总是这样安排的话，那么，每三年就会差出一个多月。于是古人就想出了每三年加一个月的办法，这个多加的月就叫作闰月。但是，后来人们发现三年加一个月太少，不能补上三年差出的33天；五年加两个闰月太多，又超出了五年差出的55天，如果在19年中加上7个闰月就能得到满意的结果。19个回归年是6939.75日。19年有228月加7个闰月是235个月，235个月合计是6939.55日，与19个回归年的日数6939.75只差0.2天，也就是差不到5个小时。
阴阳历基本上能保持月份和气候的冷暖相一致，不会像阴历那样，甚至在六月也可能出现下雪的天气。在河南安阳殷墟出土的几块甲骨片上，整整齐齐地刻着六十干支表。这些甲骨片不像其他那样有灼痕，显然不是占卜用的，后人推测它们可能在殷商时期起着日历的作用，是专门用来记日的。干支记日法就是用十个天干（甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸）和十二地支（子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥）依次相配，以六十为一周期。如果假设某一天为甲子日，那么第二天就是乙丑日，第三天就是丙寅日，依此类推，循环往复。干支记日法是中国古人的一项重要创造。关于殷代历法，人们普遍认为它是以干支记日、月亮的月相变化记月、太阳的周年运动记年。平年12个月，闰年13个月，闰月加在一年的年尾称为十三月。月有大小之分，大月30天，小月29天，大小月间隔，有连大月。
从《春秋》一书中可以大概看出：春秋时期的一年有12个月。每个月以日月合朔那天为初一，称为朔；最后一天称为晦。春秋中期，古人就已经掌握了比较准确的朔望月长度，并能够计算大致准确的朔日。春秋末期，出现了《四分历》和19年7闰的闰周，古代历法出现了新的进展。《四分历》的年长为365.25日，并以19年7闰的规律置闰，也就是说235个朔望月和19年等长，从这里我们可以推出朔望月的长度是29.53085日，比早先认识的一个朔望月长约为29.5日精确多了。
战国初期，周天子权势衰落，各诸侯国割据一方，不再听命于中央，就连使用历法都是各用各的。这一时期使用的历法有夏、殷、周、鲁、黄帝、颛顼历，统称古六历。虽然名字各有千秋，但它们其实都是四分历，只是有的把岁首放在十一月，有的放在十二月或是一月；另外一个不同点就是历法的起算点和历元也不同。
汉代建立之初，各种制度都沿袭了秦的做法，历法也不例外，仍然使用秦的颛顼历。但颛顼历经过一百年的积累，误差已经相当大了，经常是初一、三十都能看见月亮，十五晚上出现缺月的情况。汉武帝元封七年（公元前104年），一些天文学家测算到这年的十一月甲子日夜半，正好是日月合朔和发生冬至的时刻，是最理想的历元。于是，太史令司马迁上书汉武帝，要求下令改历。汉武帝接受了司马迁的建议，下诏书召集天文学家开始改历，采用了邓平和落下闳的改历方案，并把元封七年改为太初元年。
《太初历》用夏正，以寅月为正月；19年中加7个闰月，并把闰月安插在没有中气的月份之中。这种置闰方法能够把月份和气候的冷暖变化调节得更合理，被一直沿用到现在。此外，《太初历》还给出了比较精确的五星会合周期和首次给出了交食周期。《太初历》具备了历法的基本要素，如二十四节气、朔晦、闰周和置闰法则等，是中国现存第一部完整的历法。
刘洪（约129-210年）字元卓，泰山蒙阴（今山东蒙阴）人。刘洪是东汉的王室子弟，从小对天文历法特别感兴趣。他对中国传统历法最杰出的贡献就是编制了《乾象历》。
在《乾象历》中，刘洪取一个朔望月的长度是29.530542日，误差从东汉四分历的20秒降到4秒左右；回归年长度365.246180日，误差从660秒降到330秒。在刘洪以前的约600年中，这两个资料的精度要么和颛顼历的精度差不多，要么比颛顼历还差。
《乾象历》最主要的成就在月亮运动的研究上。早在刘洪之前，天文学家就认识到月亮的运动并不均匀，而是时快时慢，并且月亮轨道离地球最近点的位置也在不停地向前移动。虽然在东汉时期，天文学家就开始讨论这个问题，但只有刘洪提出了近点月的概念和计算它的长度的方法。刘洪还创立了中国古代计算月亮不均匀性改正值的传统方法，后世所有的历算家都沿袭了刘洪的方法。月亮在白道上运行，白道与黄道的交点叫作黄白交点。刘洪不但首先发现黄白交点在沿黄道退行，并且给出了具体数值。
刘洪的《乾象历》使传统历法的基本内容更加完备，它标志着中国古代历法体系已经形成。
祖冲之（429-500年），字文远，范阳遒郡（今河北涞水）人，是中国南北朝时期伟大的数学家、天文学家和机械制造家。很多人知道祖冲之的名字，是因为他是世界上第一个正确地把圆周率推算到小数点后七位的人。但是，祖冲之对中国历法的贡献也是卓越的，这些贡献集中体现在他编制的《大明历》中。
《大明历》采用的朔望月长度为29.5309日，这和利用现代天文手段测得的朔望月长度相差不到一秒钟。在《大明历》中，祖冲之提出了在391年插入144个闰月的新闰周。根据新的闰周和朔望月长度，我们可以求出《大明历》的回归年长度是365.2428日，与现代测得回归年长度仅差万分之六日，也就是说一年只差46秒，这是非常精确的资料了。冬至点是制定历法的起算点，因此测定它在天空中的位置对于编算历法来说非常重要。可是在祖冲之之前，历算家们一直认为冬至点的位置是固定不变的，这就使得历法制定从一开始就产生了误差。为此，祖冲之把岁差概念引进历法中之后，大大提高了历法计算的精度。
到了隋代，刘焯在编制《皇极历》时，重新考虑了前人的岁差概念。他发现过去人们认为岁差是由赤道不动、黄道沿着赤道向西滑动所造成的论点，其实并不正确。应该是黄道不动，赤道沿着黄道运动，因而要计算岁差应该沿着黄道进行。刘焯在岁差问题上的贡献不亚于虞喜和祖冲之，可惜的是，《皇极历》由于受人排挤未得颁布，刘焯提出的黄道岁差也没有人采用。此后，岁差在中国古历中犹如浪里孤舟，若隐若现，唐初傅仁均在编制历法时考虑了岁差，紧接着李淳风在编制他的《麟德历》时又否定了岁差，直到僧一行才真正让岁差在历法中立住了脚。
《大衍历》共有七章：《步气朔》讨论如何推算二十四节气和朔望弦晦的时刻；《步发敛》内容包括七十二侯、六十四卦以及置闰法则等；《步日躔》讨论如何计算太阳位置；《步月离》讨论如何推算月亮位置；《步晷露》计算表影和昼夜漏刻的长度；《步交会》讨论如何计算日月食；《步五星》介绍的是五大行星的位置计算。这七章编次结构合理、逻辑严密，成为后世历法编次的经典模式。
人在地面上观测天体位置和在地心观测天体位置是不同的，两者的差就是视差。对北半球的观测者来说，当月亮在黄道北时，视差使月亮更加靠近黄道，从而更容易发生交食；而在黄道南时，情况则相反。这个现象南北朝时期北齐的张子信就发现了，但是历算家们还不知道怎样把它考虑到交食计算中。僧一行在编算《大衍历》时发现视差对交食的影响同地理纬度、太阳和月亮在天空中的视位置有关系。他针对不同的地理纬度和太阳、月亮在天空中的位置创立了计算公式，虽然这些公式都是经验性的，却使日月食的推算向前迈了一大步。
《授时历》是中国古代最优秀的历法，也是行用时间最长的历法。从元代颁布开始，历经整个明代，一直到清初的360多年中，使用的历法实际上都是《授时历》，只是名称有所变化而已。
《授时历》之所以沿用这么长时间，和它的计算精度非常高有很大关系。首先，它使用了当时世界上最为精确的天文资料，如它的回归年的长度365.2425日，这和现行的西历所采用的数值是一样的；其次，它吸收了《统天历》首先发现回归年的长度在逐渐变小的观点，规定一百年中回归年的长度减小0.0001日，虽然这个数值有点大，但它与《统天历》相比，还是要精确一些。
我国最早的历书是装裱成轴，用毛笔书写，大约到唐太和九年（835年）已有木板刻印的历书出现了。历书发展演变至今，远不能与昔日的历书相提并论，它以完全崭新的面貌呈现在人们面前，就其种类而言，就有年历、月历、日历、农历、怀历、台历、挂历、万年历等多种；随着社会信息、科技文化不断进步，其内容更是无所不涉，丰富多彩；设计形式不仅多样化，且更富有文化艺术气息，带有名人书法、诗画的历书、年历品种，往往就是一件收藏品，因此，时下重视收藏各类历书、年历的人愈来愈多。
二十四节气
二十四节气是我国古代历法的重要组成部分。古人根据太阳一年内的位置变化以及所引起的地面气候的演变次序，把一年365.25日的天数分成24段，分列在12个月中，以反映四季、气温、物候等情况，这就是二十四节气。每月分为两段，月首叫作“节气”，月中叫作“中气”。二十四节气的名称和顺序为：
为了便于记忆，人们编出了歌谣：“春雨惊春清谷天，夏满芒夏暑相连，秋处露秋寒霜降，冬雪雪冬小大寒。”古诗文中常用二十四节气来纪日，如《扬州慢》：“淳熙丙申至日，予过维扬。”夏至白天最长，冬至白天最短。因而，古人称夏至、冬至为至日。
二十四节气实际上是把太阳周年运动划分成24等份。按照中国古度一周天为365.25度，每一等份就是15度多一点。中国古人在很长一段时间认为太阳运动是均匀的，而且一天走一度，那么每一等份就相当于15天多。古人根据实际观测得出某年冬至发生的时刻，然后就从这个时刻开始累加，冬至累加15天多得到小雪，小雪累加15天多得到大雪，依此类推就可以得到全年的节气。
立春、立夏、立秋、立冬——分别表示四季的开始。“立”是开始的意思。公历上一般在每年的2月4日、5月5日、8月7日和11月7日前后。
夏至、冬至——表示夏天、冬天到了。“至”是到的意思。夏至日、冬至日一般在每年公历的6月21日和12月22日。
春分、秋分——表示昼夜长短相等。“分”是平分的意思。这两个节气一般在每年公历的3月20日和9月23日左右。
雨水——表示降水开始，雨量逐步增多。公历每年的2月18日前后为雨水。
惊蛰——春雷乍动，惊醒了蛰伏在土壤中冬眠的动物。这时气温回升较快，渐有春雷萌动。每年公历的3月5日左右为惊蛰。
清明——含有天气晴朗、空气清新明洁、逐渐转暖、草木繁茂之意。公历每年大约4月5日为清明。
谷雨——雨水增多，大大有利于谷类作物的生长。公历每年4月20日前后为谷雨。
小满——其含义是夏熟作物的籽粒开始灌浆饱满，但还未成熟，只是小满，还未大满。大约每年公历5月21日这天为小满。
芒种——麦类等有芒作物成熟，夏种开始。每年的6月5日左右为芒种。
小暑、大暑、处暑——暑是炎热的意思。小暑还未达最热，大暑才是最热时节，处暑是暑天即将结束的日子。它们分别处在每年公历的7月7日、7月23日和8月23日左右。
白露——气温开始下降，天气转凉，早晨草木上有了露水。每年公历的9月7日前后是白露。
寒露——气温更低，空气已结露水，渐有寒意。这一天一般在每年的10月8日。
霜降——天气渐冷，开始有霜。霜降一般是在每年公历的10月23日。
小雪、大雪——开始降雪，小和大表示降雪的程度。小雪在每年公历11月22日，大雪则在12月7日左右。
小寒、大寒——天气进一步变冷，小寒还未达最冷，大寒为一年中最冷的时候。分别为公历1月5日和1月20日左右。
二十四节气的缘起
二十四节气是以太阳历为基础，根据观察太阳在黄道上的位置，从黄经0°起，每15°为一节，每月一个“中气”和一个“节气”，全年分为十二个“中气”和十二个“节气”，以后合称为节气。
二十四节气按天文、气候和农业生产的季节性赋予有特征意义的名称。其中反映四季更替的有二分、二至和四立；直接或间接反映温度变化的有小暑、大暑、小寒、大寒、白露、寒露和霜降；反映降水的有雨水、谷雨、小雪、大雪。惊蛰、清明、小满、芒种、处暑则是反映物候的节气。
二十四节气是中国古代的独特创造，起源于黄河中下游，春秋时期已运用圭表测日影，定出春分、秋分、夏至、冬至。《吕氏春秋·十二纪》中有二分、二至、四立、雨水、惊蛰、小暑、白露、霜降等节气名称。到西汉《淮南子·天文训》中始有二十四节气全名。
二十四节气是中国对世界气象与农耕的重要贡献，现正准备向联合国申请非物质文化遗产。
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发表于 2019-1-23 11:38:17