天文學·史略·體系的形成:從春秋到秦漢

由《春秋》294年史料中記有的700多個月名，394個干支日名，37個日食記錄(后證明有33次可靠)得知，春秋時期一年分為十二個月;已有了春夏秋冬四季之分。朔、晦日定于月的首、尾;中期后朔日推算已相當準確。因十二個月共354或355天，為與回歸年(天)結合，隔兩年或叁年插入一個閏月，中后期置閏已大致符合十九年七閏法，大小月的安排漸有規律。大約在公元前五世紀前后誕生了四分歷。

戰國時代四分歷已很成熟。隨著周天子權威的削弱，各諸侯稱王并頒行自己的歷法。這些歷法都是四分歷，只是歲首、歷元各不相同。《漢書·律歷志》有“三代既沒，五伯之末，史官喪紀，疇人子弟分散，或在夷狄。故所記有黃帝、顓頊、夏、殷、周及魯歷”這六種古歷，除顓頊歷因在秦及漢初用過，現已發掘獲得不少資料外，其他五種歷法至今只留下一些片斷資料，存于唐《開元占經》、《后漢書·律歷志》、《新唐書·歷志》之中。

從長期的觀象經驗中，古人已意識到日月五星的位置變化。作為度量天體運行標志的二十八宿在春秋戰國漸趨成熟。赤道坐標和用來測量天體位置的赤道式儀器也開始發展起來。出現了甘德、石申等有名的天學家，他們對五星運動周期及順、逆行有了一定認識。保存于《開元占經》中的《石氏星表》是最古老的星表之一。春秋戰國時期百家爭鳴，產生了宇宙本原的元氣說; 關于宇宙結構的蓋天說、渾天說;關于天體演化的思想。留下了哈雷彗星、流星雨、隕石等記錄。

秦統一中國后，頒行統一的歷法——顓頊歷。它一直使用至漢武帝太初改歷止。這期間歷法基本沒有變化。從長沙馬王堆漢墓發掘出的帛書《五星占》和《天文氣象雜占》可知，當時對金、木、土星的會合周期已定得相當準確，對彗星的描繪也很細致。

顓頊歷行用一百多年，誤差經積累已使得“朔晦月見，弦望滿虧多非是”(《漢書·律歷志》上)。同時，漢武帝為表明自己“受命于天”，下詔改歷。先大力制定儀器進行測量，其中落下閎改進的赤道裝置除沒有黃道圈外，已和后世的渾儀結構大體相同;征召二十多位民間天學家共同工作，收集七、八家歷法，最后選定鄧平的八十一分歷，制訂出“太初歷”。它已具備了后世歷法的各項主要內容，比顓頊歷有進步：規定以無中氣置閏;記有日、月食周期，為預報日、月食打下了基礎;測定的五星運行周期也有顯著進步。其附會黃鐘自乘所取朔望月長比四分歷誤差大，正是古代中國天學神秘化特征的體現。奇怪的是，太初歷遭到了幾代太史令的反對，至漢昭帝時經三年觀測驗證，才確立了太初歷的優勢地位。

宣帝時大司農中丞耿壽昌經長期觀測發現日月運動赤道度數計算的不均勻性，其原因為黃道和赤道有一相當大的交角;耿壽昌還創造了渾象——一種類似天球的儀器，它立足于渾天說，又成為后世進行黃赤度數換算的輔助工具。

至西漢末，劉歆附會一些神秘數字解釋《太初歷》的基本數據，并把其改造成為《三統歷》。同時撰附了一篇主要用來說明《春秋》和其他古史的《三統歷譜》。它們被收入《漢書·律歷志》中，成了保存至今的最完整的歷法。而《太初歷》卻失傳了。

由于太初歷回歸年、朔望月數值太大和歷元的誤差，到東漢初年已發現朔日置后現象。永平二年開始逐漸改進，元和二年正式頒行李梵等人編的四分歷。它改正了先秦四分歷以來一直沿用的冬至點位置;用黃道度數計算日月運動和位置;根據實測定下了二十八宿距星間的黃赤道度數，二十四節氣時太陽所在位置和昏旦中星，晝夜漏刻和八尺表的影長等重要數據。發現了月行速度的遲、疾現象。

東漢末劉洪的《乾象歷》是第一部傳世的引進月行遲疾的歷法。它定出了比較精確的近點月日數和近點月內每天月球實際所行度數; 據月球實際運動修正平均運動即以定朔(望)修正平朔(望)，改進了回歸年、朔望月數值，從而更準確地預推日、月食;第一次定出了食限數值。但它在東漢并沒頒行。

漢和帝永元十五年創造了太史黃道銅儀。其后的大天文學家張衡發明了漏水轉渾天儀，它把天渾儀與傳動機械和漏壺聯接，是我國水運儀象傳統的首創者。

中國古代最重要的三家宇宙理論——蓋天說、渾天說和宣夜說在兩漢都有重大發展。起源于先秦的蓋天論在公元前一世紀成書的《周髀算經》中完成了它的數學模型。隨著渾儀、渾象等天文儀器的發展，渾天說也至遲在公元前一世紀建立并在渾、蓋之爭中取得優勢。由對渾、蓋的懷疑，進而產生了宣夜說。

古代天體演化說史上比較系統的理論也首見于兩漢。《淮南子·天文訓》和張衡的《靈憲》中都表現出了宇宙從虛無中創生的思想。