作者：吴国峰
出版社：吉林出版集团有限责任公司
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天文科技大追踪试读：
前言
神舟十号载人飞船圆满完成了载人空间交会对接与太空授课任务，嫦娥三号即将探测月球表面，萤火一号火星探测器启动了我国的火星探测计划……让我们乘坐如彗星一样的宇宙飞船遨游太空的时代就要到了！
在21世纪，伴随着宇宙太空探索热的飞快来到，一个个云遮雾绕的宇宙未解之谜被揭去神秘面纱，使我们越来越清楚看清了宇宙这个魔幻大迷宫，向我们展现了走向太空熠熠闪烁的道路。
宇宙太空将是我们人类的最后一块“大陆”，走向太空，开垦宇宙，是我们未来科学发展的主要方向，也是我们未来涉足远行的主要道路。因此，感知宇宙，了解太空，必定为我们未来的人生沐浴上日月辉映的光芒，也是我们走向太空的第一步。
神秘的宇宙向我们敞开了走向太空的大门，我们必须首先知道整个宇宙的主要“景点”。宇宙不仅包括太阳系、星系、星云，还蕴藏着许多奥秘，总之，宇宙是一块神奇的地方，太空充满着我们无限的梦想，发现天机，破解谜团，是这个时代发展的需要，也是我们知识素质的标杆。
宇宙的奥秘是无穷的，人类的探索是无限的，我们只有不断拓展更加广阔的生存空间，破解更多的奥秘谜团，看清茫茫宇宙，才能使之造福于我们人类的文明。
宇宙的无限魅力就在于那许许多多的难解之谜，使我们不得不密切关注和发出疑问。我们总是不断地去认识它、探索它，并勇敢地征服它、利用它。虽然今天科学技术日新月异，达到了很高的程度，但对于那些无限的奥秘谜团还是难以圆满解答。古今中外许许多多的科学先驱为之不断奋斗，使得一个个奥秘不断解开，并推进了科学技术的大发展，但同时又发现了许多新的奥秘现象，又继续向新的问题发起挑战。科学技术不断发展，人类探索永无止境，解决旧问题，探索新领域，这就是人类一步一步发展的足迹。
为了激励广大读者认识和探索整个宇宙的科学奥秘，普及科学知识，我们根据中外的最新研究成果，特别编辑了本书，主要包括宇宙、太空、星球、星系、飞碟、外星人、气象、大气、异度空间等存在的奥秘现象、未解之谜和科学探索等诸多内容，具有很强的系统性、科学性、前沿性和新奇性。
本套系列作品知识全面、内容精练、深入浅出、通俗易懂并且图文并茂、形象生动，非常适合广大读者阅读和收藏，其目的是使广大读者在领略宇宙奥秘现象的同时，能够加深思考、启迪智慧、开阔视野并增加知识，激发求知的欲望和探索的精神，激起热爱科学和追求科学的热情，掌握开启宇宙的金钥匙。
古代天文学的发展
天文最开始是在古代祭祀里出现的。古代尤其是上古时期，科学不发达，人们对大自然没有足够的了解，绝大部分的人认为是有超自然的力量存在的，所以出现了神灵崇拜，天文学就是在这样的背景下出现的。
在长期的发展过程中，我国古代天文学屡有革新的优良历法、令人惊羡的发明创造和卓有见识的宇宙观等，在世界天文学发展史上，无不占据重要的地位。
任何一个民族，在其历史发展的最初阶段，都要经历物候授时过程。也许在文字产生以前，我们的祖先就知道利用植物的生长和动物的行踪情况来判断季节，这是早期农业生产所必备的知识。物候虽然与太阳运动有关，但由于气候的变幻莫测，不同年份相同的物候特征常常错位几天或者10多天，比后来的观象授时要粗糙多了。《尚书·尧典》描述：远古的人们以日出正东和初昏时鸟星位于南方子午线标志仲春，以太阳最高和初昏时大火位于南方子午线标志仲夏，以日落正西和初昏时虚星位于南方子午线标志仲秋，以太阳最低和初昏时昴星位于南方子午线标志仲冬。
物候授时与观象授时都属于被动授时，当人们对天文规律有更多的了解，尤其是掌握了回归年长度以后，就能够预先推断季节，历法便应运而生了。
春秋战国时期，流行过黄帝、颛顼、夏、商、周、鲁等六种历法。这些历法是当时各诸侯国借用颁布的历法，它们的回归年长度都是365日，但历元不同，岁首有异。
在春秋战国的500多年间，政权更迭频繁，星占家们各事其主，大行其道，引起了王侯对恒星观测的重视。我国古代天文学从而形成了历法和天文两条主线。
西汉至五代时期是我国古代天文学的发展、完善时期。从西汉时期的《太初历》至唐代的《符天历》，我国历法在编排日历以外，又增添了节气、朔望、置闰、交食和计时等多项专门内容，体系愈加完善，数据愈加精密，并不断发明新的观测手段和计算方法。
比如，十六国时期后秦学者姜岌，以月食位置准确地推算太阳位置；隋代天文学家刘焯在《皇极历》中，用等间距二次差内插法来处理日、月运动的不均匀性；唐代天文学家僧一行的《大衍历》，显示了我国古代历法已完全成熟，它记载在《新唐书·历志》，按内容分为7篇，其结构被后世历法所效仿。
继西汉时期民间天文学家落下闳研究成果以后，浑仪的功能随着环的增加而增加，至唐代天文学家李淳风研究时，已能用一架浑仪同时测出天体的赤道坐标、黄道坐标和白道坐标。
天文仪器是测定历法所需数据和检验历法优劣的工具，它的改良也促进了天文观测的进步。岁差和日月行星不均匀性等发现都先后引入历法计算。
除了不断提高恒星位置测量精度外，天文官员们还特别留心记录奇异天象发生的位置和时间，其实后者才是朝廷帝王更为关心的内容。这个传统成为我国古代天文学的一大特色。
我国古代三种主要的宇宙观，起源于春秋战国时期的“百家争鸣”。秦代以后的1000多年中，在它们的基础上又派生出许多支系，后来浑天说以其解释天象的优势，取代了盖天说而上升为主导观念。
魏晋南北朝时期，天文学仍有所发展。卓越的科学家祖冲之完成的《大明历》是一部精确度很高的历法，如它计算的每个交点月日数已经接近现代观测结果。
隋唐时期，又重新编订历法，并对恒星位置进行重新测定。天文学家僧一行、南宫说等天文学家进行了世界上最早对子午线长度的实测。人们根据天文观测结果，绘制了一幅幅星图，反映了我国古代在星象观测上的高超水平。
宋代和元代为我国天文学发展的鼎盛时期。这期间颁行的历法最多，数据最精；同时，大型仪器最多，对恒星观测也最勤。
宋元时期颁行的历法达25部。它们各有特色，其中元代天文学家郭守敬等人编制的《授时历》性能最优，连续使用了360年，达到我国古代历法的巅峰。
这些历法的数据已经越来越趋于精准。许多历法的回归年长度和朔望月值已与现代理论值相差无几，在世界处于领先地位。
这一时期出现了大型天文仪器。宋代拥有水运仪象台和四座大型浑仪，元代郭守敬还创制了简仪和高表。其中宋代天文学家、天文机械制造家苏颂的水运仪象台，集观测、演示、报时于一身，是当时世界上最优秀的天文仪器。
在恒星观测方面，这一时期的天文学家表现出高度热情，先后组织了5次大型恒星位置测量，平均不到20年进行一次大规模的恒星观测。明清时期，在引进西方天文历法知识的基础上，我国古代传统天文历法得到了新的发展，取得了不少新的成就。明代科学家徐光启组织明代“历局”工作人员编制了完备的恒星图，并采用新的测算法，更精密地预测日食和月食；他主持编译的《崇祯历书》是我国天文历法中的宝贵遗产。明末清初历算学家王锡阐著有《晓庵新法》等10多种天文学著作，促进了我国古代历算学的发展。他精通中西历法，首创日月食的初亏和复圆方位角的计算方法；其计算昼夜长短和月亮、行星的视直径等方法，有许多和现在球面天文学中的方法完全相同；所创金星凌日的计算方法，达到十分精确的程度，在当时世界上也是独一无二的。
梅文鼎是清初著名的天文学家、数学家，为清代“历算第一名家”和“开山之祖”。他的《古今历法通考》一书是我国第一部历学史。
这一时期，天文知识的发展在航海中得到广泛应用，这是由明代前期郑和船队7次下西洋的伟大航行所促成的。
在《郑和航海图》中，从苏门答腊往西途中所经过的地点，共有64处当地所见北辰星和华盖星地平高度的记录，这是航海中利用了天文定位法的明证。
在《郑和航海图》中，还有四幅附图，称为“过洋牵星图”，它以图示的方法标出船位经印度洋某些地区时所见若干星辰的方位和高度角，这就更具体和形象地表明当时人们由测量星辰的地平坐标以确定船位的天文方法。
类似的记录，还见于清代初期的《顺风相送》一书，说明天文定位法在明清时期得到了广泛的应用，它与利用指南针针经法相参照，是为这时航海定位的两大方法。
在《顺风相送》中，还有关于观测太阳出没以确定方向的方法，它是以歌诀的形式表达的，是民间的比较通用的一种天文导航法。用来观测星辰方位角的仪器大约是指南针，而观测星辰的高度角的仪器叫“牵星板”。通过牵星板测量星体高度，可以找到船舶在海上的位置。拓展阅读郑和船队在航海中，使用了“过洋牵星”的航海术。使用时，观测者左手执牵星板一端向前伸直，使牵星板与海平面垂直，让板的下缘与海平面重合，上缘对着所观测的星辰，这样便能量出星体离海平面的高度。
古代天文学的思想成就
天文学思想是对天文学家的思维逻辑和研究方法长期起主导作用的一种意识。我国古代天文学思想，同儒家思想，以及与之互相渗透的佛教、道教思想都有着密切的联系。
我国古代天文学思想成就，体现在星占术的理论和方法、独特的赤道坐标系统、宇宙结构的探讨、阴阳五行学说与天文历法的关系、干支理论等方面，从而形成了具有鲜明特色的我国古代天文学思想体系。
我国古代星占涉及日占和月占、行星占、恒星占、彗星占，以及天文分野占。它们一同构成了我国古代星占理论，在我国古代社会有着重要的影响。
我国星占术有三大理论支柱，这就是天人感应论、阴阳五行说和分野说。
天人感应论认为天象与人事密切相关，正如《易经》所谓“天垂象，见吉凶”，“观乎天文以察时变”。
阴阳五行说把阴阳和五行两类朴素自然观与天象变化同“天命论”联系起来，以为天象的变化乃阴阳作用而生，王朝更替相应于五德循环。
分野说是将天区与地域建立联系，发生于某一天区的天象对应于某一地域的事变。
这些理论和方法的建立，决定了我国星占术的政治地位和宫廷星占性质，也造就了我国古代天文学的官办性质，从而有巨大的财力和物力保证，促使天象观察和天文仪器研制得以发展。
在具有原始意味的天神崇拜和唯心主义的星占术流行的时代，甚至在占主导地位的时候，反天命论的一些唯物主义思想也在发展。
不少思想家提出了反天命、反天人感应的观点，指导人们探求天体本身的规律，研讨与神无关的客观的宇宙。那些美丽的神话传说，如“开天辟地”“后羿射日”“嫦娥奔月”等，都反映了人们力图征服自然、改造自然的向往和追求。
日月星占是我国古代比较典型的星占，它们所涉及的范围很广。例如，太阳上出现黑子、日珥、日晕，太阳无光，二日重见等。
另外，古人对日食的发生也很重视，天文学家都在受命进行严密监视。日食出现的方位、在星空中的位置、食分的大小和日全食发生后周围的状况，都是人们所关注的大事。《晋书·天文志》在记载日食与人间社会的关系时，认为食即有凶，常常是臣下纵权篡逆，兵革水旱的应兆。
古人认为，既然发生了日食，这便是凶险不祥的征兆，天子和大臣不能眼看着人们受灾殃，国家破败，故想出各种补救的措施，以便回转天心。天子要思过修德，大臣们要进行禳救活动。《乙巳占》记载的禳救办法是这样的：当发生日食的时候，天子穿着素色的衣服，避居在偏殿里面，内外严格戒严。皇家的天文官员则在天文台上密切地监视太阳的变化。
当看到了日食时，众人便敲鼓驱逐阴气。听到鼓声的大臣们，都裹着赤色的头巾，身佩宝剑，用以帮助阳气，使太阳恢复光明。有些较开明的皇帝还颁罪己诏，以表示思过修德。
月占的情况与日占大同小异，由于月食经常可以看到，故后人就较少加以重视了。不过，月食发生时，占星家比较看重月食发生在恒星间的方位，关注其分野所发生的变化。
行星占又称为“五星占”。五星的星占在所有的星占中占有极重要的位置。除掉日月以外，在太阳系内人们用肉眼所见能作有规律的周期运动的，就只有五大行星。自春秋战国至明代，五星一直是占星家重要的占卜对象。
由于我国古代五行思想十分流行，五星也就自然地与五行观念相附会，连5颗星的名字也与五行的名称一致。
行星占包括的范围极广，有行星的位置推算和预报，有行星的凌犯观测，有行星的颜色、大小、光芒、顺逆等的观测。
古人以为，五大行星各有各的特性，它们在天空的出现，各预示着一种社会治乱的情况。
例如：木星为兴旺的星，故木星运行至某国所对应的方位该国就会得到天助，外人不能去征伐它，如果征伐它，必遭失败之祸；火星为贼星，它的出现，象征着动乱、贼盗、病丧、饥饿等，故火星运行到某国所对应的方位，该国人民就要遭灾殃。
金星是兵马的象征，它所居之国象征着兵灾、人民流散和改朝换代；水星是杀伐之星，它所居之国必有杀伐战斗发生；土星是吉祥之星，它所居之国必有所收获。
恒星也有独立的占法，大致可分为二十八宿占和中官占、外官占。占星家不停地对各种星座进行细致的观察，观看其有无变动。一有动向，便预示着人间社会的一种变化。
占星家认为，尾星是主水的，又是主君臣的，当尾星明亮时，皇帝就有喜事，五谷丰收，不明时，皇帝就有忧虑，五谷歉收。如果尾星摇动，就会出现君臣不和的现象。
又如，天狼星的颜色发生变化，说明天下的盗贼多。南方的老人星出现了，就是天下太平的象征，看不到老人星，就有可能出现兵乱。
在我国古代的星占理论中，彗星的出现，差不多均被看作灾难的象征。
天文分野占也是古代星占理论的一部分。我国古代占星家为了用天象变化来占卜人间的吉凶祸福，将天上星空区域与地上的国州互相对应，称作“分野”。
我国古代占星术认为，地上各周郡邦国和天上一定的区域相对应，在该天区发生的天象预兆对应地方的吉凶。这种天区与地域对应的法则，便是分野理论。
有关分野的观念，起源很早。《周礼·春官·宗伯》就有“以星土辨九州之地”，以观“天下之妖祥”的记载，已经开始将天上不同的星宿与地上不同的州县和国家一一对应起来了。
天上的分区，大致是以二十八宿配十二星次，地上则配以国家或地区。
古籍中天文地理分野的记载很多，比如在《汉书·地理志》中，记载春秋战国时期天文地理分野是：魏地，觜、参之分野；周地，柳、七星、张之分野；韩地，角、亢、氐之分野；赵地，昴毕之分野；燕地，尾、箕分野；齐地，虚、危之分野；宋地，房心之分野；卫地，营室、东壁之分野；楚地，翼、轸之分野；吴地，斗分野；粤地，牵牛、婺女之分野。
事实上，天地对应关系的分组，并没有一个固定的模式。比如《史记·天官书》中对恒星分野只列出8个国家，除地域与恒星对应外，还记载了五星与国家的对应关系。
在天与地的对应关系建立以后，占星就有了一个基础。这样，当天上某个区域或星宿出现异常天象时，它所反映出的火灾、水灾、兵灾、瘟疫等，就有一个相应的地域可以预言。
世界上不同的民族、不同的国家，都选用不同的方法去认识天空现象。这不同的方法认识的结果，就产生了世界学术界里大家公认的三种天球坐标系，即我国的赤道坐标系统，阿拉伯的地平坐标系统，希腊的黄道坐标系统。三种天球坐标系与生俱来的差异，决定了它们在实地观测中空间取向上的差异。这种差异体现出赤道坐标系的独特性，同时也是我国古代天文学的独特性。我国古代天文学的赤道坐标系，用于对整个天地的划分，赤经、赤纬是不变的，依据天极、赤道划分的南北东西也是固定的。它不同于阿拉伯系统所使用的那种地平坐标系，因为它是以观测者为中心来确定天顶和天底，地平经度与地平纬度随观测者所在地不同而不同，依据天顶、天底、地平圈划分的南北东西也是随之变化的。
赤道坐标系以天极为中心来划分东南西北4个方位，是将整圈赤道等分为4等；以天顶为中心来划分东南西北4个方位，划分的是以观测者为中心的东南西北4个方位。
比如殷商时主要活动地域是河南一带，如果以被古人视为“地中”的阳城为中心来划分方位，划分的就是中华大地的东西南北中。
以依据赤道坐标系的十二辰而制订的“十二支”历法为例，如果将“十二支”认作“地平十二支”，就会在地平坐标系内探询十二支的空间取向。比如以阳城为中心来划分12个方位，在中华大地的东、西、南、北、中地域探询十二支的时空依据。
中华大地的东、西、南、北、中是无法圆出360度的，只有赤道坐标系所界定的整个天地的十二时辰才是十二支的真正归宿。
现今天文学中以英国格林尼治本初子午线为基准的一天24小时划分，与我国古代历法的一天十二时辰直接对应；现代天文学的赤道大圆360°与我国古代天文学的二十八宿如出一辙。现代南北两个半球的划分是依据赤道一分为二。
这些都体现出现代天文学是对我国古代天文学赤道坐标系的承传，并证实了我国古代赤道坐标系是用于对整个天地的划分。
我国古代独特的赤道坐标系统的实在性和科学性，蕴涵着古代先哲们对时间、空间与物质世界科学认知的思想精华，对认识宇宙具有重大意义。关于宇宙的结构，自古就引起人们的思考，因而也涌现了许多讨论天地结构的学说。其中最重要的就是形成于汉代的盖天说、浑天说和宣夜说。盖天说是我国最古老的讨论天地结构的体系。早期的盖天说认为，天就像一个扣着的大锅覆盖着棋盘一样的大地。后来盖天家又主张，天像圆形的斗笠，地像扣着的盘子，两者都是中间高四周低的拱形。这种盖天说即能克服“天圆地方”说的缺点，也能解释很多天象。浑天说在我国天文学史上占有重要的地位，对我国古代天文仪器的设计与制造产生了重大的影响。如浑仪和浑象的结构就和浑天说有着密切的联系，对天文学的有关理论问题的解释也产生了重大影响。
汉代科学家张衡在《浑天仪注》一文中写道：浑天如鸡子，天体圆如弹丸。地如鸡子中黄，孤居于内，天大地小……天之包地如壳之裹黄。
意思是说，天就像一个鸡蛋，大地像其中的蛋黄，天包着地如同蛋壳包着蛋黄一样。这是对浑天说的经典论述之一。
盖天说和浑天说中的日月星辰都有一个可供附着的天壳，盖天说的附着在天盖上，浑天说的附着在像蛋壳一样的天球上，都不用担心会掉下来。
后来人们观测到日月星辰的运动各自不同，有的快，有的慢，有的甚至在一段时间中停滞不前，根本就不像附着在一个东西上。所以就又产生了一种新的理论，这就是宣夜说。
宣夜说主张，天是无边无涯的气体，没有任何形质，我们之所以看天有一种苍苍然的感觉，是因为它离我们太深远了。日月星辰自然地飘浮在空气中，不需要任何依托，因此它们各自遵循自己的运动规律。
宣夜说打破了天的边界，为我们展示了一个无边无际的广阔的宇宙空间。
在恒星命名和天空区划方面，各种思想意识的影响就更加明显。古代星名中有一部分是生产生活用具和一些物质名词，如斗、箕、毕、杵、臼、斛、仑、廪、津、龟、鳖、鱼、狗、人、子、孙等，这可能是早期的产物。大量的古星名是人间社会里各种官阶、人物、国家的名称，可能是随着奴隶制和封建制的建立和完善，以及诸侯割据的局面而逐渐形成的。天空区划的三垣二十八宿，其二十八宿的名称与三垣名称显然是两种体系，它们所占天区的位置也不同。这都反映了不同的思想意识的影响。在我国古代天文学思想中，应该提及的是古代天文学家探求原理的思想。我国古代科学家很早就努力探索天体运动的原理。
如沈括对不是每次朔都发生食的解释，郭守敬对日月运动追求三次差四次差的改正，明清时期学者对中西会通的研究，都体现了探求原理的思想。
在近代科学诞生之前，对于东西方古代天文学家来说，没有近代科学和万有引力定律的理论武装，要探求天体运动的原理都不会成功。但我国古代历法中，许多表格及计算方法都可以找到几何学上的解释。这一点足见我国古人的才智。
此外，我国古代天文学家对许多天象都有深刻的思考并力图予以解释。
战国末期楚国辞赋家屈原在《天问》中提出了天地如何起源，月亮为何圆缺，昼夜怎样形成等大量问题；盖天说和浑天说都努力设法解释昼夜、四季、天体周日和周年视运动的成因，对日月不均匀运动也曾以感召向背的理由给予解释。
尽管他们是不成功的或缺乏科学根据的，但不能因为不成功而否定他们的努力。探索原理的思想几千年来一直在指导我国古代科学家的工作。
我国古代的天文历法，就是在阴阳五行学说的协助下发展起来的。
我国古代有很多与“气”有关的概念，如节气、气候、气化、气势、气质、运气等。如果仔细分析这些概念就会发现，气是有属性的，在宇宙间没有无属性的中性的气存在。气由阳气和阴气组成。后世将阴阳作为哲学概念应用得十分广泛，但追本求源，阴阳的观念最早只是起源于历法和季节的变化。古人以为，气候的变化是由于阴阳二气的作用，阳气代表热，阴气代表冷。宇宙间阴阳二气相互作用，发生交替的变化，便反映在一年四季的变化上。夏季炎热时，属于纯阳；冬季寒冷时，属于纯阴；阳气和阴气互为消长，春季阳气增长，阴气衰弱。
当阳气达到极盛时就是夏至，由此发生逆转，阴气渐升，阳气下降；当阴气达到极盛时就是冬至，这时再次发生逆转，阳气上升，阴气下降，完成了一个周期的交替变化。
五行是指木、火、土、金、水五种物质。在我国古代，人们对于五行的看法与后世哲学上的五行几乎完全不同。
古人认为，五行就是一年或一个收获季节中的五个时节。这一说法在上古文献中记载得很直接。
例如，《吕氏春秋》就把五行直接称为五气，也就是将一年分为五个时节之义。又如，《左传·昭公元年》记载：年“分为四时，序为五节”。而《管子·五行篇》则说：“作立五行，以正天时，五官以正人位。”可见上古均是将五行解释成时节或节气。
古人用直观的五种物质的名称给五种太阳行星命名，就如以十二生肖给日期命名一样，符合古人朴素的思想观念。
五行之间的生克制化，同样具有天文学意义。五行相生，又叫“生数序五行”，其含义是后一个行是由前一个行生出来的，以至于逐个相生，形成一个循环系列，周而复始。五行相生是五行观念中使用最普遍，发展最成熟的一种排列方式。
按照《春秋繁露·五行之义》的说法，木是五行的开始，水是五行的终了，土是五行的中间。木生火，火生土，土生金，金生水，水又生木。木行居东方而主春气，火居南方而主夏气，金居西方而主秋气，水居北方而主冬气。所以木主生而金主杀，火主热而水主寒。
这是上古各类文献中，有关生数五行定义的通常说法，可见古人设立五行，开始时并不是为了解决哲学问题，而是借助5种物质的名称来作为一年中5个季节的名称。
木行就是一年中开始的第一个季节，相当于春季；火行为第二个季节，相当于夏季；土行为第三季，介于夏秋之间；金行为第四个季节，相当于秋季；水行为第五个季节，相当于冬季。
干支理论是我国古代思想家的一大杰出贡献，尽管当时对天体运行及其结构缺乏科学的了解，但已经在天文学、哲学领域有了相当深入的研究，并取得了后世无法企及的成就。
天干地支，简称“干支”，又称“干枝”。天干的数目有10位，它们的依次顺序是：甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸。地支的数目有12位，它们的依次顺序是：子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥。天干地支在我国古代主要用于纪年、纪月、纪日和纪时等。
干支纪年萌芽于西汉时期，始行于王莽，通行于东汉后期。公元85年，朝廷下令在全国推行干支纪年。
干支纪年，一个周期的第一年为“甲子”，第二年为“乙丑”，依此类推，60年一个周期；一个周期完毕后重复使用，周而复始，循环下去。
如1644年为农历甲申年，60年后的1704年同为农历甲申年，300年后的1944年仍为农历甲申年；1864年为农历甲子年，60年后的1924年同为农历甲子年；1865年为农历乙丑年，1925年和1985年同为农历乙丑年，以此类推。
干支纪年是以立春作为一年的开始，是为岁首，不是以农历正月初一作为一年的开始。干支纪月时，每个地支对应二十四节气自某节气至下一个节气，以交节时间决定起始的一个月期间，不是农历某月初一至月底。
若遇甲或乙的年份，正月大致是丙寅；遇上乙或庚之年，正月大致为戊寅；丙或辛之年正月大致为庚寅，丁或壬之年正月大致为壬寅，戊或癸之年正月大致为甲寅。
依照正月之干支，其余月份按干支推算。60个月合5年一个周期；一个周期完毕后重复使用，周而复始，循环下去。
干支纪日，60日大致合两个月一个周期；一个周期完毕后重复使用，周而复始，循环下去。
干支纪日比起记载某月某日，其优势是非常容易计算历史事件的日期间隔，以及是否有闰月存在。
由于农历每个月29日或30日不定，而且有没有闰月也不知道，因此，如果日期跨月，则计算将会非常困难。至于某月某日和干支的对应，则可以查万年历。
干支纪时，60时辰合5日一个周期；一个周期完毕后重复使用，周而复始，循环下去。
干支纪时必须注意的是，子时分为0时至1时的早子时，以及23时至24时的晚子时，所以遇到甲或乙之日，0时至1时是甲子时，但23时至24时是丙子时。晚子时又称“子夜”或“夜子”。
天干地支除了可以纪月、日、时外，在它的主要序数功能被一二三四等数字取代之后，人们仍然用它们作为一般的序数字。尤其是甲乙丙丁，不仅用于罗列分类的文章材料，还可以用于日常生活中对事物的评级与分类。拓展阅读相传在远古时候，共工和颛顼争夺天下失败后，一气之下撞倒了不周山。不周山原是8根擎天柱之一，撞倒之后，西北方的天就塌了，东南方的地也陷了下去。于是，天上的日月星辰都滑向西北方，地上的流水泥沙都流向了东南方。这则神话生动地反映了古人对于天地结构的推测。
古代天象珍贵记录
天象是指古代对天空发生的各种自然现象的泛称。包括太阳出没、行星运动、日月变化、彗星、流星、流星雨、陨星、日食、月食、激光、新星、超新星、月掩星、太阳黑子等。
我国古代天象记录，是我国古代天文学留给我们的一份珍贵遗产。尤其是关于太阳黑子、彗星、流星雨和客星的记载，内容丰富，系统性强，在科学上显示出重要的价值，同时也反映了我国古代天文学者勤于观察、精于记录的工作作风。
我们的祖先极其重视对天象的观察和记录，据《尚书·尧典》记载，帝尧曾经安排羲仲、羲叔、和仲、和叔恭谨地遵循上天的意旨行事，观察日月星辰的运行规律，了解掌握人们和鸟兽生活情况，根据季节变化安排相应事务。
尧推算岁时，制订历法，还创造性地提出设置“闰月”，来调整月份和季节。
从这里我们不难看出，在传说中的尧时已经有了专职的天文官，从事观象授时。史载尧生于公元前2214年，去世于公元前2097年，享年117岁。他为我国古代天文事业做出了重要贡献。
从尧帝时期开始，我国古代就勤于观察天象，勤于记录。在长期的观察中，古人对太阳黑子、彗星、流星雨、客星，以及天气气象的记载，为我们留下了宝贵的古代天文学遗产，使我们看到了古代的天空，也感受到古代的天气气象。
黑子，在太阳表面表现为发黑的区域，由于物质的激烈运动，经常处于变化之中。有的存在不到一天，有的可达一个月以上，个别长达半年。这种现象，我们祖先也都精心观察，并且反映在记录上。
现今世界公认的最早的黑子记事，是约成书于公元前140年的《淮南子·精神训》，其中有“日中有踆乌”的叙述。踆乌，也就是黑子的现象。
比《淮南子·精神训》的记载稍后的，还有《汉书·五行志》引西汉学者京房《易传》记载：“公元前43年4月……日黑居仄，大如弹丸。”这表明太阳边侧有黑子成倾斜形状，大小和弹丸差不多。
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：“1112年4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。
据统计，从汉代至明代的1600多年间，我国古籍中记载黑子的形状和消长过程为106次。
我国很早就有彗星记事，并给彗星以孛星、长星、蓬星等名称。彗星记录始见于《春秋》记载：“613年7月，有星孛入于北斗。”这是世界上最早的一次关于哈雷彗星的记录。《史记·六国表》记载：“秦厉共公十年彗星见。”秦厉共公十年就是周贞定王二年，也就是公元前467年。这是哈雷彗星的又一次出现。哈雷彗星绕太阳运行平均周期是76年，出现的时候形态庞然，明亮易见。从春秋战国时期至清代末期的2000多年，共出现并记录的有31次。其中以《汉书·五行志》，也就是公元前12年的记载最详细。书中以生动而又简洁的语言，把气势雄壮的彗星运行路线、视行快慢以及出现时间，描绘得详细完备。
其他的有关哈雷彗星出现的记录，也相当明晰精确，分见于历代天文志等史书。我国古代的彗星记事，并不限于哈雷彗星。据初步统计，截至1910年，有关彗星的记录不少于500次，这充分证明古人观测的辛勤。
我们祖先重视彗星，有些虽然不免于占卜，但是观测勤劳，记录不断，使后人得以查询。欧洲学者常常借助我国典籍来推算彗星的行径和周期，以探索它们的回归等问题。我国前人辛劳记录的功绩不可泯灭！
流星雨的发现和记载，也属我国最早，《竹书纪年》中就有“夏帝癸十五年，夜中星陨如雨”的记载。最详细的记录见于《左传》：“鲁庄公七年夏四月辛卯夜，恒星不见，夜中星陨如雨。”鲁庄公七年是公元前687年，这是世界上天琴座流星雨的最早记录。
我国古代关于流星雨的记录，大约有180次之多。其中天琴座流星雨记录大约有9次，英仙座流星雨大约12次，狮子座流星雨记录有7次。这些记录，对于研究流星群轨道的演变，也将是重要的资料。
流星雨的出现，场面相当动人，我国古代记录也很精彩。
据《宋书·天文志》记载，南北朝时期刘宋孝武帝“大明五年……三月，月掩轩辕……有流星数千万，或长或短，或大或小，并西行，至晓而止。”这是在公元461年。当然，这里的所谓“数千万”并非确数，而是“为数极多”的泛称。
流星体坠落到地面便成为陨石或陨铁，这一事实，我国也有记载。《史记·天官书》中就有“星陨至地，则石也”的解释。至北宋时期，沈括更发现以铁为主要成分的陨石，其“色如铁，重亦如之”。
在我国，现在保存的最古年代的陨铁是四川省隆川陨铁，大约是在明代陨落的， 1716年掘出，重58.5千克，现在保存在成都地质学院。有些星原来很暗弱，多数是人眼所看不见的。但是在某个时候它的亮度突然增强几千至几百万倍，叫作“新星”；有的增强到一亿至几亿倍，叫作“超新星”。以后慢慢减弱，在几年或10多年后才恢复原来亮度，好像是在星空做客似的，因此给以“客星”的名字。在我国古代，彗星也偶尔列为客星；但是对客星记录进行分析整理之后发现，凡称“客星”的，绝大多0数是指新星和超新星。
我国殷代甲骨文中，就有新星的记载。见于典籍的系统记录是从汉代才开始的。《汉书·天文志》中就有：“元光元年六月，客星见于房。”房就是二十八宿里面的房宿，相当于现在天蝎星座的头部。汉武帝元光元年是公元前134年，这是中外历史上都有记录的第一颗新星。
自殷代至1700年为止，我国共记录了大约90颗新星和超新星。其中最引人注意的是1054年出现在金牛座天关星附近的超新星，两年以后变暗。
1 572年出现在仙后座的超新星，最亮的时候在当时的中午肉眼都可以看见。《明实录》记载：隆庆六年十月初三日丙辰，客星见东北方，如弹丸……历十九日壬申夜，其星赤黄色，大如盏，光芒四出……十月以来，客星当日而见。
我国的这个记录，当时在世界上处于领先水平。
我国历代古籍中还有天气、气象的记载。夏代已经推断出春分、秋分、夏至、冬至。东夷石刻连云港将军崖岩画中有与社石相关的正南北线。商代关注不同天气的不同现象。甲骨文中有关于风、云、虹、雨、雪、雷等天气现象的记载和描述。
西周时期用土圭定方位，并且知道各种气象状况反常与否，是否会对农牧业生产造成影响。《诗经·幽风·七月》，记载了天气和气候谚语，有关于物候的现象和知识；《夏小正》是我国最早的物候学著作。春秋时期，秦国医学家医和开始将天气因素看作疾病的外因；曾参用阴阳学说解释风、雷、雾、雨、露、霰等天气现象的成因。《春秋》将天气反常列入史事记载；《孙子兵法》将天时列为影响军事胜负的5个重要因素之一；《易经·说卦传》指出“天地水火风雷山泽”八卦代表自然物。战国时期，重视气象条件在作战中的运用。庄周提出风的形成来自于空气流动的影响，并提到日光和风可以使水蒸发。《黄帝内经·素问》详细说明了气候、季节等与养生和疾病治疗间的关系。秦代形成相关的法律制度，各地必须向朝廷汇报雨情，以及受雨泽或遭遇气象灾害的天地面积。《吕氏春秋》将云分为“山云、水云、旱云、雨云”四大类。
汉代列出了与现代名称相同的二十四节气名，并且出现了测定风向及其他天气情况的仪器。西汉时期著名的唯心主义哲学家和今文经学大师董仲舒指出了雨滴的大小疏密与风的吹碰程度有关。
东汉哲学家王充的《论衡》，指出雷电的形成与太阳热力、季节有关，雷为爆炸所起；东汉学者应劭的《风俗通义》，提出梅雨、信风等名称。三国时期，进一步掌握了节气与太阳运行的关系。数学家赵君卿注的《周髀算经》，介绍了“七衡六间图”，从理论上说明了二十四节气与太阳运行的关系。
两晋时期，“相风木鸟”及测定风向的仪器盛行。东晋哲学家姜芨指出贴近地面的浮动的云气在星体上升时，能使星间视距变小，并使晨夕日色发红。晋代名人周处的《风土记》提出梅雨概念。南北朝时不仅了解了气候对农业生产的影响，还开始探索利用不同的气候条件促进农业生产。
北魏贾思勰的《齐民要术》，充分探讨了气象对农业的影响，并提出了用熏烟防霜及用积雪杀虫保墒的办法；北魏《正光历》，将七十二气候列入历书；南朝梁宗懔《荆楚岁时记》，提出冬季“九九”为一年里最冷的时期。
隋唐及五代时期，医学家王冰根据地域对我国的气候进行了区域划分，这是世界上最早提出气温水平梯度概念的。隋代著作郎杜台卿的《玉烛宝典》，摘录了隋以前各书所载节气、政令、农事、风土、典故等，保存了不少农业气象佚文；唐代天文学家李淳风的《乙已占》，记载测风仪的构造、安装及用法。
宋代对于气象的认识更为丰富和详细，在雨雪的预测及测算方面更为精确。北宋地理学家沈括的《梦溪笔谈》，涉及有关气象的如峨眉宝光、闪电、雷斧、虹、登洲海市、羊角旋风、竹化石、瓦霜作画、雹之形状、行舟之法、垂直气候带、天气预报等；南宋绍兴酒秦九韶的《数书九章》，列有4道测雨雪的算式，说明如何测算平地雨雪的深度。
明代工部尚书熊明遇的《格致草》，根据西洋科学原理，辨析了自然界变化与历史上所载的灾异及风、云、雷、雨诸气象现象之间的关系，他所设计的“日火下降、气上升图”，系统地说明对流性天气的形成。
清代译著《测候丛谈》，采用“日心说”，全面介绍了太阳辐射使地面变热以及海风、陆风、台风、哈得来环流、大气潮、霜、露、云、雾、雨、雪、雹、雷、平均值及年、日较差计算法、大气光象等大气现象和气象学理论。
岁月推移，天象更迭。我们祖先辛勤劳动，留下宝贵的天象记录，无一不反映出先人孜孜不倦、勤于观测的严谨态度，无一不闪烁着我们民族智慧的光辉。这些，是我国古代丰富的文化宝库中的一份珍贵遗产，对今后更深刻地探索宇宙规律，都将起到应有的作用。拓展阅读《尚书·尧典》上说，尧派羲仲住在东方海滨叫“旸谷”的地方观察日出，派和仲住在西方叫“昧谷”的地方观察日落，派和叔观察太阳由南向北移动。春分、秋分、夏至和冬至确定以后，尧决定以366日为一年，每3年置一闰月，用闰月调整历法和四季的关系，使每年的农时正确，不出差误。
《二十四史》的天文律历
自从西汉史学家司马迁著《史记》以来，形成了历代为前代撰写史书的传统。从《史记》至《明史》共24部，总称《二十四史》。在《二十四史》中不但记载历代史实，还有关于天文、律历的大量内容。《二十四史》中有17部专门著有天文、律历、五行、天象诸志。各天文志中均有传统的天象记录，保证了我国古天象记录的完整性。这些记载，是研究我国天文学史的主要资料来源。《二十四史》中专门著有天文、律历、五行、天象的史书，包括《史记》《汉书》《后汉书》《晋书》《宋书》《南齐书》《魏书》《隋书》《旧唐书》《新唐书》《旧五代史》《新五代史》《宋史》《辽史》《金史》《元史》《明史》和《清史稿》。其中有些史书的记载是历史典籍中首次出现，具有重要的价值。《史记·天官书》为西汉史学家司马迁撰，总结了西汉以前的天文知识，详细叙述全天星官星名，全天五宫及各宫恒星分布，共列出90多组星名，500多星，但其名称往往与后世有异，为研究星名沿革提供了信息。《史记·天官书》还指出北斗与各星宿相对应的关系，根据北斗的观测可判定各星宿的位置。关于恒星大小和颜色的描述表示了恒星亮度与温度，这是我国古代有关恒星物理性质的难得资料。《史记·天官书》还叙述了众多的天象、彗孛流陨、云气怪星等，描述了它们的形状和区别，并记下了“星坠至地则石也”的认识。此外五大行星的运动规律，日月食的周期性，二十八宿与十二州分野都在这里有首次记载。《汉书·天文志》是汉代大学问家马续撰。关于全天恒星统计有118官，783星。天文志中详细记录了各种天象出现的时间，尤其是行星在恒星间的运行、太白昼见、彗孛出现的时间和方位。《后汉书·天文志》为西晋史学家司马彪撰，也继续记载这一系列天象。两书的“五行志”则着重记述日食、月食、日晕、日珥、彗孛流陨之事，特别对日食的食分和时刻有详细记载，对太阳黑子出现的时间、形状做出了很有价值的描述，是早期天象记录的重要来源。《晋书·天文志》为唐代天文学家李淳风撰写，是一篇重要的天文学著作，虽比《宋书》《南齐书》《魏书》的“天文”“五行志”晚出，但它的内容丰富，基本上是晋以前天文学史的一个总结。其中有关于天地结构的探讨，有浑天盖天宣夜之说及论天学说以及各说之间的争论和责难；有各代所制浑象的结构、尺寸、沿革情况；有全天恒星的重新描述，计283官，1464星，为陈卓总结甘石巫三家星以后直至明末之前我国恒星名数的定型之数；有银河所经过的星宿界限；12次与州郡与二十八宿之间的对应关系；还有各种天象的观测，首次指出彗星是因太阳而发光，彗尾总背向太阳的道理。最后还记录了大量天象，使历代天象记录延续不断。《隋书·天文志》也是李淳风所撰写。关于天地结构，全天星宿的内容与晋志颇有相同之处，盖因出于一人一时之笔。但此书详论浑仪之结构和踪迹，首次描述了前赵孔挺和北魏斛兰等人所铸浑仪，留下了早期浑仪结构的资料，难能可贵。《隋书·天文志》又论述了盖地晷景、漏刻等内容，记录了一日10时，夜分五更的制度。第一次列举交州、金陵、洛阳等地测影结果，指出“寸差千里”的说法与事实不符。
书中还引述姜岌的发现，“日初出时，地有游气，故色赤而大，中天无游气，故色白而小”，这与蒙气差的道理相合。
又引述南北朝时期天文学家张子信居海岛观测多年，发现太阳运动有快有慢，行星运动也不均匀，提出感召向背的原因来给予解释。这都是我国天文学史上的重要发现。
新旧唐书出于不同作者，详略各有不同，可互为参阅。两书天文志详论了北魏铁浑仪传至唐初已锈蚀不能使用。
李淳风铸浑天黄道仪，确立了浑仪的3层规环结构，又考虑白道经常变化的现象，使白道可在黄道环上移动，后来一行、梁令瓒又铸黄道游仪，使黄道在赤道环上游动象征岁差。新旧唐书天文志记载了两仪的结构和下落，并列出了一行测量二十八宿去极度的结果，发现古今所测有系统性的变化。
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