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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1南京博物院：《江苏邳县四户镇大墩子遗址探掘报告》《考古学报》1964年2期。2《诗经·大雅·公刘》。
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。”1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3o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它们的不同在于岁黄帝、周、鲁三历以十一月（子月）为岁称建子殷历以十二月（丑月）为岁称建丑夏历以正月（寅月）为岁称建寅这就是“三正”之说。此外还有颛顼历以小月（亥月）为岁称建亥目前由于资料缺乏对这些历的详情还不太清楚。
天文和历法的展基于天象观测我国古代天象观测记录是世界公认最悠久最系统的。《夏小正》一书中按月分记录了天象和物候的关联如“正月初昏参中斗柄悬在下”“四月昴则见初昏南门正”“五月初昏大火中”等等该书虽然成书较晚但这些天象记录如实地反映了三四千年前的天象。《鹖冠子》也记载“斗柄东指天下皆春斗柄南指天下1《史记·历书》。
皆夏斗柄西指天下皆秋斗柄北指天下皆冬”这是三四千年前的天象。
殷墟甲骨文中包含着更多的天象记录公元前十二至十四世纪的日月食记事现在能大体定出时间的有四次日食五次月食无疑是世界上最早的。甲骨文中记录大火附近出现新星它比古希腊伊巴谷hipparchas（前二世纪）记录的第一个新星（公元前134年）要早一千多年。比甲骨文稍晚的金文中有大量的西周月相记录如初吉、既生霸、既望、既死霸等等虽然对它们的含义是指一个月中的某一天或者某一部分还有争论但其同月相变化有关是没有疑问的。西周和春秋时代的天象记录在《诗经》中也有不少反映著名的《豳风·七月》诗记载了天象与物候的关系以及当时的历法知识；《小雅·十月之交》的日食和月食记录引起了研究者的很大兴趣据中外学者考证十月辛卯朔的日食和紧靠着的一次月食可能生于公元前776年9月6日和8月21日但另一些人认为是公元前735年11月3o日和12月15日因为前次日食通过北极圈之内中国黄河流域不可能见到。《诗经》中关于恒星的记述已有28夜中十宿的名称还有牛郎、织女、银河以及金星的不同名称——启明和长庚。
春秋时代的编年史中有37次日食记录绝大多数是可靠的可用现代的计算来验证并给地球自转研究提供参考。鲁文公十四（前613年）年“有星孛入于北斗”的记录是关于哈雷彗星的最早记载鲁庄公七年（前687年）“夏四月辛卯夜恒星不见夜中星陨如雨”这是天琴流星雨的最早记录。战国时代著名的天文学家甘德和石申（一作石申夫）辨认并观测了大量恒星测定了12o多个星的位置编出了世界上最早的星表《石氏星表》。1978年在湖北随县出土的战国（公元前444年）遗物上现了完整的28宿名称并和北斗图象相联。这些天象观测记录和所达到的天文学成就受到了全世界的重视。
和天文学从原始社会萌生的同时人们也产主了对天空和自然的原始宗教意识。进入奴隶社会以后宗教思想和自然观生了很大变化对自然神的崇拜为奴隶主阶级利用出现了人格化的、主宰一切的天神人世间的君主也是授命于天的。人们对天空现象的迷惘尤其是异常天象的出现使星占术得以产生。这就是古代许多天象记录同星占迷信纠缠在一起的原因。第三节气象学气象和天文学在我国古代统称天文其实两者是有差别的气象现象是生在地球大气层内的天文学的研究对象则在大气层之外。气象同人们的日常生活、生产活动有密切关系。为了生存人们经历了对自然气候的适应过程从穴居野处展到营室居住他们把屋门开向南方又用兽皮树叶缝制衣服抵御风寒。人们虽不断积累气象知识而对其成因却一无所知从而产生对自然神的崇拜。《山海经·大荒北经》提到南方多雨是因为南方为雨师应龙所居北方干旱是因为旱神女魃居于赤水之北（今河西走廊以北的大沙漠）。古人认为风云雷雹都各有神各司其职而传说中的“后羿射日”则反映了人们战胜干旱燥热的美好愿望。
殷商甲骨文保留了大量天气现象的记录出现了晴、云、阴、霾、雾、虹、霓、霜、雪、雷、电、雨、风、雹等名称。公元前十三世纪文丁时期的卜辞中有连续十天的气象记录1这是世界最早的气象记录之一也是后来传统气象记录的先声。甲骨文中对风雨有不同的称谓雨有大雨、小雨、幺（丝）雨（毛毛雨）风有小风、大风风（骤风）、大飓（狂风）可说是风力、雨量分级概念的开始。
殷商时期有关天气和物候现象的记录大量出现揭示了我国大6上古今气候的变化情况。二千多年前的物候现象比现今要早一周以上黄河流域当时生长着很多竹子、桑树种植水稻还有大象表明那时期黄河流域气候比现在温暖湿润。古代气象史料可以用来为现代许多研究项目做参考因而正受到越来越多的重视。
在观象授时阶段为了利用物候现象来判断季节时令经常注意观察气象变化促进了对气象规律的认识。《夏小正》中按月列出的物候现象也附有气象情况如“正月鱼陡负冰时有后风寒日涤冻涂”“三月越有小旱”“四月越有大旱”“七月时有霖雨”等等在《诗经》、《月令》等著作中也有类似的物候描述。随着观察的深入感性知识增多形成了一些天气预报的谚语。《诗经·啵纭の＇■》曰：“朝于西崇朝其雨”意思是早晨日出时看见西方有虹不久就要下雨了这个谚语至今还在我国民间流传。《小雅·渐渐之石》还记有：“月离于毕渒滂沱矣！”说是看见满月进入毕宿就到了孟秋多雨的季节秋雨绵绵这是一种长期预报。《古微书》中记录的“月离于箕风扬沙’也是类似的意思指满月进入箕宿就进入多风的春季尘土飞扬。《小雅·信南山》的“上天同（彤）云雨雪雾雾”表示彤云密布大雪就要来临。
对气象规律的认识使人们对神的主宰产生怀疑并进而思考风云雷雨的成因和本质。《庄子·天运》对风由神的呼吸而产生之说出疑问“风起北方一西一东有上彷徨孰嘘吸是？孰居无事而披拂是？”指出风回旋不定东西任吹有谁闲着没事去披拂它呢？宋玉《风赋》说：“夫风者天地之气溥畅而至”《关尹子·二柱》篇说：“气之所自生者如摇帘得风彼非摇时非风之气”提出风即气气流生风不流无风仍是气。《素问·阴阳应象大论》说：“清阳为天浊阴为地地气上为云天气下为雨雨出地气云出天气。”这里借阴阳和相互转化的概念辩证地叙述了1董作宾：《殷文丁时卜辞中一旬间之气象记录》《气象学报》17卷1—4合期1943年12月。雨和云的关系。从现象来看雨从天降云从地升而雨又是云形成的故实质上雨还是出自地。地下有轻阳之气上升天上有浊阴之气下降互相转化而成云雨。《庄子》认为“阴阳交争为雷”《春秋·元命苞》说：“阴阳激为电”都认为雷电是一种阴阳冲突所生成的现象。《大戴礼记·曾子天圆》有一段总括性的话：“阴阳之气各从其所则静矣。偏则风俱则雷交则电乱则雾和则雨。阳气胜则散为雨露阴气胜则凝为霜雪。阳之专气为雹阴之专气为霰雹霰者一气之化也。”在春秋战国百家争鸣的学术气氛中这些记述力图从自然界本身去说明天气现象具有唯物主义倾向。
第四节地学人们对地理环境的认识非常早。他们必须知道什么地方有植物果实可采什么地方有动物可供狩猎什么地方有水什么地方有石头可供制造石器。这种对环境的认识就是处于萌芽状态的地学知识。在17o万年前元谋人居住的地方不仅有石器、炭屑而且还有许多动物骨头化石常见的动物有云南马剑齿虎、象、犀牛等1说明当时气候温暖湿润植物群落以草原——灌木丛林为主。元谋人在这种地理环境中用木棒和石器猎取食物。同时也经常去湖滨、草丛地带采集植物果实捕捉龟、蚌以求得生存。他们在生产、生活中逐渐熟悉了周围环境对地理现象有了认识从而获得了最原始的资源分布知识方位概念动、植物知识和矿物岩石知识等。特别是北京猿人他们在周口店地区生活了数十万年2一代一代地积累了对当地环境的知识。
从考古掘材料知道旧石器时代中国的远古居民主要用石英岩、玄武岩、硅质灰岩等十一种岩石和矿物制造石器并用赤铁矿作随葬品用石墨制装饰品。新石器时代我们的祖先利用矿物岩石的品种显著增多有花岗岩、玛瑙、变质页岩、流纹岩、滑石、泥质灰岩、碧玉、片麻岩、绿松石、蛋白石、硬玉、自然铜、瓷土、高岭土等37种加上旧石器时代的13种总共是5o种1。这就是说在石器时代我国人民就�