考古发掘和古文献资料表明，我国是天文学发达最早的国家之一。从原始社会开始，我们的祖先为了采集、狩猎和农牧业活动的需要，通过观天象、定方向、定季节、告农时，逐渐积累天文知识，萌生和发展了我国古代的天文学。
早在六七千年前，属于仰韶文化的西安半坡遗址中，房屋的门、墓穴和人骨架的头部都朝着南方，江苏邳县大墩子墓地积有五层墓葬，晚期的叠在早期之上，但方向仍大体一致。这种一致性表明他们已能辨认方向。对于原始时代日出而作，日入而息的古人来说，能够赖以定方向的依据只有天象变化，特别是太阳。
太阳给大地以光明，给人们以温暖，它在新石器时代的出土陶器上，就有以太阳作为纹饰的器物。河南郑州大河村仰韶文化出土的彩陶上，中间为红色圆心，四周有彩色光芒，显系太阳的图象；山东大汶口龙山文化出土的灰陶尊上，画有日出于山岗之上和日出于山岗云气之上的图案，恐系“旦”字的象形字。稍晚的文献《诗经》中则有“既景乃岗，相其阴阳”的诗句，表明在山岗上观日影定方向，另一篇《邶风•定之方中》说：“揆之以日，作于楚室”，这些观太阳定方向的描述，正是古老习俗的遗留。
日出和日没不仅指示了方向，而且形成了白天和黑夜的循环，昼夜交替使人们产生了日的概念，昼夜与太阳都用“日”字表示，日显然是同太阳联系在一起的。为了计算日子的流逝，原始时代就出现了许多方法。我国解放前后尚处于原始社会的一些少数民族，有的在绳子上打结，有的在竹上刻划，有的在竹筒里放石子，这些记日方法显然是很原始的。在出土的殷商甲骨文中已有完整的干支记日法，干就是甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸，夏代末期帝王的名字就已采用了十干中某些字，如孔甲、履癸，说明它们可能产生得更早些，支就是子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥十二个字，用十干与十二支相配，得到甲子、乙丑、丙寅癸亥等六十个干支名称，用来记日便是六十天一循环，这种记日方法一直延续到现在。有一块武乙时期（约公元前十三世纪）的牛胛骨上完整地刻着六十干支，这可能是当时的日历。在甲骨文中还有旬字，殷人称十天为一旬，这一名称也一直流传到今天。
月有圆缺，这是夜晚可能看到的最明显的天象变化，从月圆（望）到月圆，或从月初见（朏）到下一次见到，或从月不见（晦）到下一次不见都差不多是三十天，月的圆缺变化产生了“月”的概念。阿细人的跳月，藏历的定望都是原始时期的遗留。望、朏、晦比朔更早被人们所认识，最早的“朔”字见于《诗经》。
季和年虽然比日和月的周期要长，但它的产生并不晚。因为，它比起日月来也许更重要，寒来暑往，草木枯荣，农业的收成，动物的繁衍都同它密切相关。农牧业生产的发展要求准确掌握时令季节，而天象的周期变化与物候之间有必然的相关性，通过观察天象就能确定季和年的变迁。观象授时既是生产之必需，也是最早的天文活动。
文献上记有古代传说：“少皞氏之衰也，九黎乱德颛顼受之，乃命南正重司天以属神。命火正黎司地以属民其后三苗服九黎之德，故二官咸废所职，而闰余乖次，孟陬殄灭，摄提无纪，历数失序。尧复遂重黎之后，不忘旧者，使复典之，而立羲和之官。明时正度，则阴阳调，风雨节，茂气至，民无夭疫。”这段记述说颛顼时代已有了“火正”的专门官职，负责观察大火（即心宿二）这红色亮星来判断季节。后来由于氏族战争，观测停止了，结果弄得季节掌握不住，造成很大混乱，到帝尧时代又恢复“火正”之官，让他明时正度，造成了风调雨顺、生活安宁的局面。《左传》襄公九年的记载印证了这一传说：“陶唐氏之火正阏伯居商丘，祀大火，而火祀时焉！”陶唐氏即是帝尧。
尧不仅恢复了火正，还立羲和之官，命羲仲、羲叔、和仲、和叔分赴四方，观察日月星辰，以告农时。《尚书•尧典》曰：“乃命羲和，钦若昊天，历象日月星辰，敬授人时。分命羲仲、宅嵎夷、曰旸谷，寅宾出日，平秩东作，日中星鸟，以殷仲春，。申命羲叔，宅南交，平秩南讹，敬致日永星火，以正仲夏，。分命和仲，宅西土，曰昧谷，寅饯纳日，平秩西成，宵中星虚，以殷仲秋，。申命和叔，宅朔方，日短星昴，以正仲冬，。期三百有六旬有六日，以闰月定四时成岁。”《尧典》虽非尧时所作（学者们多认为作于战国初或稍早），但可能记有较早时代的事情。这段文献所指出的四仲中星，即不同的季节黄昏时有不同的星到达南方天空。按现代天文学来推算，鸟、火、虚、昴四星在春分、夏至、秋分、冬至黄昏时到达南方天空的时代大约是公元前二千年左右，与传说中的尧时相当。所以，《尧典》的记述可能正是古代观象授时的情形。
至于“期三百有六旬有六日，以闰月定四时成岁”的记述，更说明了历法的萌芽。年、月、日概念的建立是历法得以产生的基础，一年有366天的识别，又设置闰月来协调季节和月分的关系，这是天文学的重大进步。殷商甲骨文已有十二个月的名称，还有大量十三月的记载，这是“以闰月定四时成岁”的证明。从甲骨文的片断记载可以推论殷代历法已有相当水平，它大体上是以干支记日，以月亮圆缺的周期记月，以冷暖循环来记年，一年有12个月，月有大小之分，大月30天，小月29天，闰年有13个月。这一阴阳合历的传统流传至今，成为我国古历的重要特点。
殷周至春秋战国，各诸侯国行用不同的历法，计有夏、殷、周、鲁、黄帝、颛顼六种，通称古六历，这些历的年长都是天，故又称古四分历。36514它们的不同在于岁首，黄帝、周、鲁三历以十一月（子月）为岁首，称建子，殷历以十二月（丑月）为岁首，称建丑，夏历以正月（寅月）为岁首，称建寅，这就是“三正”之说。此外还有颛顼历以小月（亥月）为岁首，称建亥，目前由于资料缺乏，对这些历的详情还不太清楚。
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