“三月，参星在西方地平线上快要落下去了，这时桑叶萌发，杨柳抽枝，蝼蛄鸣叫，冰已融化，……妇女们要开始养蚕了。”这是《夏小正》中的一段话。由于文字古奥，我们把它译成白话。在天文学史上，称这种通过观测天象和物候来安排一年季节与月份的方法为“观象授时”。“野人无历日，鸟啼知四时”。在历法知识尚不完备的条件下，“观象授时”活动曾持续了相当漫长的一段历史时期。《夏小正》据说就是夏代的历法，虽然现在研究认为该书成书于春秋战国，但书中无疑保存了很久以前人们积累的观象授时资料。除《夏小正》外，《礼记·月令》、《淮南子·天文训》和《逸周书·时则解》等早期月令著作中都有观象授时的内容。
大约在春秋中晚期，我国产生了一种以365¼日为回归年长度，取19年七闰为闰周的历法，我们称之为四分历。四分历的两个基本数据在当时世界上是十分先进的，比古希腊人默冬(Meton)的同样发现要早百年左右，它的出现标志着我国历法已经进入比较成熟的时期。
在中国古代，历法关系着国计民生的各个方面，因此，颁布历.法是一件极为重要的事。战国时期，列国争霸，许多诸侯国都颁布了自己的历法，主要有黄帝、颛顼、夏、殷、周、鲁六种。六种历法都是四分历，只是所规定的历法起算年份(历元)和每年开始的月份(岁首)有所不同。秦国使用的是颛顼历，因此当秦扫灭六国，一统江山后，颛顼历就成为秦始皇颁发全国的历法，直到汉初仍在继续沿用。到了汉武帝时，颛顼历已日渐疏漏，影响了农业生产，所以汉武帝组织一批天文人才颁布了新的历法《太初历》。汉武帝的改历，奠定了中国改朝换代时更换历法的传统，而《太初历》的出现则标志着中国古代历法体系的形成。《太初历》首次提出了以没有中气(雨水、春分、谷雨等十二节气)的月份为闰月的原则。这个方法在农历(或夏历)中一直沿用到现在。《太初历》还第一次明确提出了135个朔望月中有23个食季的食周概念，并且依据五星在一个会合周期内动态的认识，建立了一套推算五星位置的方法。可以看出，《太初历》并不是一个单纯的日历，而是综合了气朔、闰法、五星、交食等多项内容，类似于现在天文年历的综合性工具书。它成为后来编撰各种历法的模式依据。
由于中国古代历法有着丰富的内容，因此，历法的改革也是多方面的，它包括新理论的提出和运用，精密数据的测定，计算方法的改进等。历法的改革带动了整个古代天文学的发展，故此有人认为我国古代天文学史，从一定意义上来讲，就是一部历法改革史。在中国古代，先后出现的历法就达100多种。
东汉一代，月亮运动及交食问题是改历活动的一个争论焦点。汉和帝时贾逵用自己造的黄道铜浑仪进行观测时就已经发现月亮的运动是不均匀的。随后相继出现了《九道术》、《月食术》、《月食注》等专门讨论月行和月食的著作。到了东汉末年，刘洪在《乾象历》中第一次将月行迟疾引进历法，定出了比较精确的近点月日数和一个近点月内每天的月亮实际所行度数，由此可以更准确地推算日食和月食。《乾象历》还第一次定出了交食食限的数值，这在交食预报上是个重要的发明。另外，《乾象历》在交点月、回归年长度、黄白道距离等研究上也均有突破，从而开辟了中国古代历法发展的新纪元。
三国两晋南北朝时期，是个社会大动荡的时期，各个民族、各个地区的局部政权更迭迅速，因而也出现了许多新历法。这时的历法进步主要表现在三个方面：首先是三国时魏国杨伟在《景初历》中提出了食分和日食亏始方位的计算方法，促进了交食理论的发展。其次是刘宋时祖冲之在《大明历》中首次把东晋虞喜发现的岁差现象引入历法计算中，提高了冬至点推算的准确性。第三是北齐民间天文学家张子信在一个海岛上利用自制仪器进行观测，发现了太阳、五星也和月亮一样，它们在天空的视运动速度是不均匀的。它告诉人们一个节气和另一个节气的日数可能是不相等的，而计算日月交食不仅要考虑月亮运动的不均匀，还需考虑太阳运动的不均匀性。这一发现预示着历法史上又一次大变革的到来。
隋唐时期的历法在前代成果积累的基础上产生了新的飞跃。首先是隋代刘焯在《皇极历》中采用了定朔的方法，代替平朔，并创立了二次等间距内插法，用以推定五星位置和日月食起讫(初亏和复圆)时刻及食分等，还采用定气的方法来计算日行度数和交令时刻。到了唐初李淳风的《麟德历》，定朔法得到肯定，从此代替了平朔法。唐代最著名的历法是一行的《大衍历》。一行为了编制新历，曾进行过大量的实际观测，最为人熟知的是他主持的世界上用科学方法进行的第一次子午线实测。一行的《大衍历》对太阳运动的规律做了比张子信、刘焯等人更合乎实际的描述。他认为冬至时日行最急，夏至时日行最慢；他的太阳运动表(日躔〔缠〕表)是根据定气编的。由于太阳运动的不均匀性，所以两个定气之间所需的时间是各不相同。为了从数学上解决
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