（一）历法的一些基本概念
中国古代的传统历法属于阴阳合历。所谓阴阳合历，其实是一种兼顾太阳、月亮与地球关系的历法。朔望月是月亮围绕地球的运转周期，而回归年则是地球围绕太阳的运转周期。由于回归年的长度约为365.2422日，而十二个朔望月的长度约为354.3672日，与回归年相差约10日 21时，所以同时需要设置闰月来调整二者的周期差。
中国古历的基本要素包括日、朔、气，下面简要介绍一下回归年、朔望月和二十四节气。
1.回归年
早在远古时代人们就发现，作物的枯荣、候鸟的迁徙无不与气候的凉暖变化有关。而这个凉暖变化的周期大约是365天，因此人们在“日”这个概念的基础上引用了“年”这个概念。而回归年就是指太阳直射方向从北回归线到下一次再直射北回归线（或者从南回归线到下一次再直射南回归线）所经历的时间。天文学上严格的定义是太阳连续两次经过春分点（或秋分点）的时间间隔，称作回归年。根据天文观测结果，一个回归年的长度约为365.2422日，即365天5小时48分46秒。
2.朔望月
我们知道月亮围绕着地球终日不息地旋转，而且月亮本身并不发光，它只反射太阳光。对于地球上的观测者而言，随着太阳、月亮、地球三者相对位置的变化，在不同的日期里，月亮就会呈现出不同的形状，这就是月相，而这些月相经历了朔、上弦、望、下弦的演变周期。天文学上规定，从朔到朔，或从望到望的时间间隔称为“朔望月”，一个朔望月的平均长度约为29.5306日。
3.二十四节气
在我国有一首广为流传的歌诀：
春雨惊春清谷天，
夏满芒夏暑相连，
秋处露秋寒霜降，
冬雪雪冬小大寒。
这就是“二十四节气”歌诀。这一歌诀是人们为了记忆二十四节气的顺序，各取一字缀联而成的。下面我们具体谈谈这二十四节气。
二十四节气即立春、雨水、惊蛰、春分、清明、谷雨、立夏、小满、芒种、夏至、小暑、大暑、立秋、处暑、白露、秋分、寒露、霜降、立冬、小雪、大雪、冬至、小寒、大寒。
这二十四节气按顺序逢单的均为“节气”，通常简称为“节”，逢双的则为“中气”，简称为“气”，合称为“节气”。二十四节气是根据地球绕太阳运行的360度轨道（黄道），以春分点为0点，以15度为间隔分为二十四等分点，每个等分点设一专名，含有气候变化、表征农事等意义。我们按照二十四节气的名称可以将其分为四类。第一类是表征四季变化的，有立春、春分、立夏、夏至、立秋、秋分、立冬、冬至；第二类是表征冷暖程度的，有小暑、大暑、处暑、小寒、大寒；第三类是表征降雨量多少的，有雨水、谷雨、白露、寒露、霜降、小雪、大雪；第四类是表征农事的，有惊蛰、清明、小满、芒种。
节气虽属阳历范畴，但是它与阴历系统中的朔望月配用是中国阴阳历的一大特点。
4.置闰和岁差
在中国的古代历法系统中还有一个重要的内容就是闰月的设置和岁差，下面也做简单介绍。
朔望月的平均值为29.5306日，比两个中气之间的间隔要短约一天。如果第一个月的望日正值中气，那么三十二个月后两者差值的累计将会超过一个月，因此会出现一个没有中气的月份，这个月份使得本来属于这个月份的中气推移到了下一个月份，此后，其他月份的中气也将一一推移。这个月份一般出现在第十六个月前后。为了避免这种情况，古代的天文学家将这个月设为闰月。而农历的历年长度是以回归年为准的，但是一个回归年比十二个朔望月的日数多，比十三个朔望月短。为了协调这种矛盾，古代的天文学家采用十九年七闰的方法：在农历十九年中，有十二个平年，每一平年十二个月；有七个闰年，每一闰年十三个月，其中包含一个闰月。
所谓岁差是指太阳从某年的冬至点出发，在黄道上运行至下一个冬至点时，并没有走满360度，其间有一个微小的差数，这一段小小的差数被称为岁差。
晋代著名的天文学家虞喜把自己潜心观测中星的成果与前人的观测记录进行了比较，发现冬至当日，不同的时代黄昏时分出现于天空正南方的星宿有明显的差异，他正确地解释了这一现象。他认为这是由于太阳在冬至点连续不断地西退而引起的，他把这种每隔一岁、稍微有差值的现象叫做岁差。祖冲之在《大明历》中提出岁差值为每45年11个月退行一度。
（二）天干地支和生肖
干支起源于什么时候，现在还不能作出确切的回答，但是关于干支的记录以前就有了。在河南省安阳市的殷墟遗址中出土的殷墟甲骨卜辞中就载有大量用于纪日的干支记录，这说明干支的产生比殷商更早，或是同一时期。对此，这里不作较深入的探讨，更多地注重对于干支的介绍。
1.干支
干支是天干和地支的总称。天干共十个字，因此又称为“十天干”，其排列顺序为：甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸；地支共十二个字，排列顺序为：子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥。同样按其顺序，天干中逢双，即甲、丙、戊、庚、壬为阳干；逢单，即乙、丁、己、辛、癸为阴干。地支中子、寅、辰、午、申、戌为阳支，丑、卯、巳、未、酉、亥为阴支。根据《史记·律书》《释名》和《说文解字》等书的释义，干支名称的含义分别是：
干者犹树之干也。
甲：草木破土而萌芽之时；
乙：草木初生，枝叶柔软屈曲之时；
丙：万物沐浴阳光之时；
丁：草木成长壮实之时；
戊：大地草木茂盛繁荣之时；
己：万物抑屈而起，有形可纪之时；
庚：秋收之时；
辛：万物更改，秀实新成之时；
壬：阳气潜伏地中，万物怀妊之时；
癸：万物闭藏，怀妊地下，揆然萌芽之时。
支者犹树之枝也。
子：万物孳生之时；
丑：扭曲萌发之时；
寅：发芽生长之时；
卯：破土萌芽之时；
辰：万物舒伸之时；
巳：阳气旺盛之时；
午：阴阳交替之时；
未：尝新之时；
申：万物成体之时；
酉：万物成熟之时；
戌：万物衰败之时；
亥：万物收藏之时。
这些释义表明了天干是一年中十个时节的物候，地支则表示一年中植物生长发育的十二个时节。
以一个天干和一个地支相配，天干在前，地支在后，天干由甲起，地支由子起，阳干对阳支，阴干对阴支，这样的组合共有六十对，可以不重复地记录六十年，六十年以后再从头循环，这样得到了一个以六十年为周期的甲子回圈，称为“六十甲子”。我们可以用这种方法来纪年，称为干支纪年法。
干支纪日的方法与干支纪年的方法一样，每天用一对干支表示，每六十天为一个周期，由甲子日开始，按顺序先后排列。
干支也用来纪月，但是纪法与纪年和纪日不同。首先每个月的地支固定不变，正月为寅，二月为卯，依顺序排列，十二月为丑。其次，天干在分配时要考虑当年的天干，其对应关系是：当年天干是甲或己时，正月的天干就是丙；当年天干是乙或庚时，正月的天干就是戊；当年天干是丙或辛时，正月的天干就是庚；当年天干是丁或壬时，正月的天干就是壬；当年天干是戊或癸时，正月的天干就是甲。有一首歌诀可以帮助我们记忆这个规律：
甲己之年丙作首，乙庚之岁戊为头；丙辛必定寻庚起，丁壬壬位顺行流；更有戊癸何方觅，甲寅之上好追求。
2.生肖
利用十二地支纪年、纪月、纪日固然方便，但是却不便于记忆，为了克服这个不便，人们创立了以鼠、牛、虎、兔、龙、蛇、马、羊、猴、鸡、狗、猪这十二个具有实感的常见动物来代替十二地支，即十二生肖。
有关十二生肖的起源及其排列顺序的定型古代文献中都没有明确的记载。王充的《论衡·物势》中记载：“寅，木也，其禽，虎也。戌，土也，其禽，犬也……午，马也。子，鼠也。酉，鸡也。卯，兔也……亥，豕也。未，羊也。丑，牛也……巳，蛇也。申，猴也。”这段文字中，十二生肖动物谈到了十一种，唯独缺了辰龙，而在该书的《言毒篇》中又有：“辰为龙，巳为蛇。”这样十二生肖便齐了。这是古文献中关于生肖的较早的最完备的记载。而关于十二生肖最早的记载见于《诗经》，《诗经·小雅·吉日》里有“吉日庚午，即差我马”八个字，意思是庚午吉日时辰好，是骑马出猎的好日子，这里将午与马作了对应。可见在春秋前后，地支与十二种动物的对应关系就已经确立并流传。
（三）纪时制度
纪时制度是以某时间为起点将一昼夜划分为多少段的方法。中国古代为人们所熟悉的纪时制度是十二时辰制、漏刻制和五更制。在西汉中期以前，通用的是一种天色纪时法，即十六时制纪时法。
1.十六时制纪时法
古人主要依据天色将一昼夜划分为若干段。一般将日出时叫做旦、早、朝、晨，日入时叫做夕、暮、昏、晚，太阳正中叫中日，将近中日时叫隅日，太阳西斜叫做昃。古人一般是一日两餐，早餐在日出之后，隅中之前，这段时间叫食时或蚤时，晚餐在日昃之后，日入之前，这段时间叫晡时。人们以这些时刻为分界点，将一昼夜分为夜半、鸡鸣、晨时、平旦、日出、蚤食、食时、东中、日中、西中、晡时、下晡、日入、黄昏、夜食、入定。
2.十二时辰纪时法
春秋时期，人们开始将历法上的十二个月的名称应用在天文上，具体的设想是太阳每年在黄道上运行一周是十二个月，将黄道分为十二个天区，则每一个天区对应一个月。将太阳冬至所在的天区称为子，太阳十二月所在的天区称为丑，以后以此类推。地球的自转会引起太阳沿赤道自东向西的昼夜变化，古人设想将天赤道所在的方位也划分为十二个天区，北方为子位，南方为午位，东方为卯位，西方为酉位，那么太阳将一昼夜运行十二个方位后回到原位。于是产生了一昼夜十二个时辰的概念，一个时辰对应太阳在天赤道的一个辰位。这十二个时辰排序为子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥，其中子时对应二十三点到凌晨一点，丑时对应凌晨一点到凌晨三点，以后以此类推。
随着科学技术的进一步发展，以十二时辰作为纪时制度的体制已经不能满足人们的要求了。故而人们开始寻求改进的方法，以便将其分得更细一些。最初人们将一个时辰一分为二，在十二时辰名中间插入甲、乙、丙、丁、庚、辛、壬、癸八个天干和艮、巽、坤、乾四个卦名，合计二十四个小时名。由于这些天干名称和卦名不便于记忆，也不如干支那么协调，唐代的时候，天文学家就采用了将每一个时辰分为初、正两个部分的方法。例如子初开始于二十三点，子正开始于零点，午初开始于十一点，午正开始于十二点。这样也就形成了中国古代的二十四时制。
3.漏刻纪时法
前面说了十二时制是依据太阳的方位来判断时间的，但是这对于普通百姓而言不易准确判断，故而人们又发明了用漏刻来计时的方法。
漏刻计时法将一昼夜分为100刻，夏至时白天60刻夜晚40刻，冬至时白天40刻夜晚60刻，春分、秋分昼夜平分各50刻。漏刻计时法的使用方法是：白天开始时将漏壶装满水，在水面上放置一根漂浮的带刻度的箭，随着漏壶中水的下漏，箭便慢慢下沉，从漏壶口读出各个时刻箭上的刻数，这样就得到了具体的时间。当夜晚来临时，不管漏壶中的水是否漏尽，都要重新加满水起漏。通常将一根箭的刻数在中间做上标记，如此一分为二，在报时时称为：昼漏上水几刻，昼漏下水几刻；夜漏上水几刻，夜漏下水几刻。
4.更点制度
俗话说：“一更人，二更锣，三更鬼，四更贼，五更鸡。”对于这句俗语我们并不陌生。古代的更点制度是用于夜间报时的。古人把一夜分为“五更”，因为夜间时刻随着季节而变化，所以每更每点的时间是不固定的，但是五更的起始时刻是黄昏，终止时刻是平旦，这是不变的。
（四）古代良历
自从有文字记载的历日起，在之后的三四千年时间里，中国一直采用自己独特的历法系统。中国古代历法涉及的内容比较多，不仅要推算和安排年、月、日，置闰，还要推算二十四节气，测量日夜长短的变化、正午日影的长度，此外还要计算日、月、五星的运动和位置，测定日、月食等等。据统计中国编算的历法约有一百余种，在此不可能一一叙述，仅介绍几部具有代表性的历法。
1.《太初历》
《太初历》是我国自有科学历法以来，第一部有完整资料的传世历法。秦始皇统一中国后采用古六历中的《颛顼历》，西汉王朝建立后，沿用了秦代的各项制度，历法也采用《颛顼历》，这种历法行用一百多年后误差渐渐变大，预报的朔日却能看见月亮，明显与天象不符。修改历法或者重新编纂历法迫在眉睫。
《太初历》规定以正月为岁首，解决了秦及汉初《颛顼历》将十月作为岁首与人们日常生活不协调的矛盾。首次引入了中国独创的二十四节气，并规定以无中气之月为闰月。在它以前的历法一般采用岁终置闰法，如十三月、后九月等，这种置闰的方法不便于推算季节。采用无中气置闰法后，可以将春分、夏至、秋分、冬至等中气固定在二、五、八、十一月，体现了历法直接为农业生产服务的精神。该历还第一次计算了日月交食周期，即日、月食发生的周期，发现135个朔望月中，有23个“食季”，每个食季中可能发生1-3次日食或月食。这些科学测算得到的结论相对于当时人们认为日、月食是灾害预兆来讲，是科学战胜迷信的开始。《太初历》的编纂推动了中国历法的发展，在编纂史上所占的地位也得到了世人的公认，是一部优秀的历法。
2.《大明历》
《大明历》是南北朝时期一部比较有影响的历法，它是由著名天文学家祖冲之创制的。祖冲之在认真研习前代历法的基础上，运用他坚实的数学功底，把所得的实测数据归算后，得出了前人未有的结论。《大明历》中有很多创新之处。第一，《大明历》首次将岁差引入了历法，使回归年（周岁）和恒星年（周天）得以区别开来。按照现代天文学理论计算，回归年要比恒星年短20分24秒，《大明历》中提出了每45年11个月退行一度的岁差值，虽然这个值很粗糙，但其首次将岁差引入了历法的功劳却不容忽视。从此以后岁差成为历法计算中不可缺少的内容之一。第二，《大明历》中采用了391年设置144个闰月的新闰法，这一闰法要比19年7闰和600年221闰更为准确和合理。第三，《大明历》中所采用的基本数据都比较准确。如首次采用的交点月数值为27.21223日，与今测值27.21222日只差十万分之一日；近点月数值为27.554688，与今测值27.554550相差十万分之十四日；回归年长度值为365.24281481日，与现在的测量值相差万分之六日；五星会合周期值也比以往历法更为精密。在当时的科技条件下能达到这样的精度是难能可贵的。祖冲之虽然编写了《大明历》，但是遭到朝廷显贵、刘宋孝武帝宠臣戴法兴的激烈反对，到祖冲之离开人世之时，《大明历》也没有颁行。直到梁武帝天监九年（510年），在祖冲之之子祖暅的再三请求下，经过与实际天象校验后，《大明历》才被予以正式颁行，但这时距《大明历》编成已近五十年了。
3.《大衍历》
《大衍历》是由唐代著名天文学家一行（本名张遂）所撰。唐开元初年一直沿用李淳风的《麟德历》，这种历法沿用了近五十年后，在许多方面都出现了较大的误差，几次预报的日食都不准确。唐开元九年（721年），玄宗帝命精通数理天文的一行主持修订新历法。为编制历法，一行等着手进行了大量的准备工作。首先为准确地测定日、月、五星在各自轨道上的位置，一行与梁令瓒合作设计制造了黄道游仪。这架仪器是当时最为先进的观天仪器，比东汉傅安等制造的黄道铜候仪要精密得多，人们可以用这架仪器直接测量日、月、五星的位置，减少了计算误差。其次一行等人还对多颗恒星的位置进行了重测，同时还描绘了大量的星图作为记录，在星图的画法上也有所创新。同时在全国十三个地点设立观测站，用以测量北极出地高度，冬夏至、春秋分日影的长度，所测的结果都为新历的编制奠定了坚实的基础。
《大衍历》是一部比较成熟的历法，被后人誉为唐历之冠。在中国古历中有关测算日、月、五星各种周期的天文常数，计算日、月、五星运行的方法，以及利用这些常数和方法推算天体运动并将天体运动的规律汇编成表格，这一系列的方法都是至《大衍历》时才发展完备、慢慢成形的。一行将《大衍历》分为“历议”和“历术”两大部分，不像前代历法那样内容较为混乱。“历议”为讲述历法的基本理论，“历术”则讲述具体的计算方法。根据计算的内容不同将“历术”分为“步中朔”等七篇：即“步中朔”，计算节气和朔望的平均时间；“步发敛”，计算七十二候；“步日躔”，计算太阳的运动和位置；“步月离”，计算月亮的运动和位置；“步晷漏”，计算晷影的变化和昼夜时刻的变化；“步交会”，计算日、月食的周期；“步五星”，计算水、金、火、土、木五大行星的运动及其位置。
4.《十二气历》和《天历》
《十二气历》是北宋科学家沈括在《梦溪笔谈》中提出的一部具有革命性的历法。我国古代一直沿用阴阳合历，历中规定一年十二个月与春、夏、秋、冬四季相配，每季三个月，如果遇到闰月，则这个季为四个月；同时将立春、立夏、立秋、立冬作为四季的开始。但是这两种规定中存在矛盾，虽用闰月加以调节，但节气和月份的关系并不完全固定，于是沈括提出一套完全按节气来制定的历法—《十二气历》。
《十二气历》将一年分为十二气，每年分为四季，每季分孟、仲、季三个月，月份按照节气来规定，立春之日为元旦，即孟春（正月初一），惊蛰为仲春（二月初一），依此类推。大月31天，小月30天，大小月相间，虽有时有“两小相并”的情况，但是一年也不过一次，有“两小相并”的年为365天，没有“两小相并”的年为366天。因月亮的月相变化与季节无关，只需在历书上注明“朔”“望”作为参考就行了，例如孟春小，一日壬寅，三日望，十九日朔的写法。《十二气历》既能与天象很好地配合，又利于农事生产活动，安排得十分科学。但阴阳历在我国行用了几千年，沈括的《十二气历》从根本上抛弃了阴阳合历，必然要遭到一些顽固势力的反对。因此《十二气历》提出后并没有被颁行，但他坚信“异时必有用予之说者”。目前世界各国通用的公历采用的都是纯阳历，这也证实了沈括的科学预言。
《天历》是太平天国革命运动时期提出的，在中国历法编纂史上占据独特的位置。《天历》在颁布之初就明确提出它的指导思想是“便民耕种，农时为正”。它与800年前沈括提出的《十二气历》均采用纯阳历。
《天历》于咸丰元年（1851年）颁行，只行用了14年，它规定一年为366日，分为12个月，单月31日，双月30日，大小月相间，不设闰月，不计朔望，每月月初为节气，月中为中气，立春之日为元旦，而且《天历》中还沿用了古代历法中较为科学的干支纪年、纪月、纪日法。
5.《授时历》
《授时历》是元代著名天文学家王恂、郭守敬等人编纂的，至元十八年（1281年）起颁行。而且明代施行的《大明历》实际上也是《授时历》，只不过是修改了历元，变更了体例，因此我们说《授时历》前后共施行了364年。《授时历》是中国历史上行用最久、最为精良的一部历法。
元朝初年还沿用金朝的《大明历》，但是该历行用多年后，误差渐渐变大，本该出现日、月食的日子里却没有出现日、月食的现象时有发生。元朝灭了南宋，统一了中国后，元世祖忽必烈就下令成立太史局，编纂新历法。太子赞善王恂精通算学，负责历算，郭守敬负责仪器的制造和测量。他们以实测为基础，围绕着制历进行了一场空前规模的天文活动。
郭守敬等认为“历之本在于测验，而测验之器莫先仪表”，就是说治历的根本在于运用精良的仪器进行实际观测。郭守敬亲自研制了近二十种天文仪器，其中包括简仪、仰仪、景符等一些独具新意，既实用又简便的仪器，这些仪器的制造水平在世界上都堪称一流，郭守敬也被称为“中国的第谷”。同时郭守敬等还发起了中国历史上空前规模的天文大地测量工作，南起南海，北至北海，在南北长一万一千里，东西绵延六千余里的广阔地带建立了二十七个观测站，用以准确测定历法中的基本天文常数，如冬至时刻、黄赤交角（黄赤交角就是黄道平面与赤道平面的交角）、二十八宿距度等等。除了亲自研制天文仪器，从事实际观测获取第一手实测数据外，郭守敬、王恂等还仔细研究了自汉以来四十多家历法，一一分析它们的利弊，取其精华，去其糟粕，历经三年半的时间完成了这部里程碑式的新历法。该历法由元世祖忽必烈取自《尚书·尧典》中“敬授民时”一语，亲自将其命名为“授时历”，可见元朝对这部历法是相当重视的。在此之后不长的一段时间里，王恂去世，留下了大批有待整理和汇集的原始资料，而历法的文字和数表也还没有定稿，这个重任就落在了郭守敬一人的肩上。又用了约四年的时间，郭守敬潜心编纂了有关《授时历》的五部著作：即《推步》七卷、《立成》二卷、《历议拟稿》三卷、《转神选择》一卷、《上中下三历注式》十二卷，在之后的时间里他又将有关天文仪器的结构、观测记录的数据和方法等分别整理为九本专著，存于元代司天台内。郭守敬等在编纂《授时历》的过程中，还创立了招差法和弧矢割圆法这两种先进的数学方法，这对我国宋元时代数学的发展亦起到了很大的推动作用。
可以说，《授时历》是中国历法史中最为优秀的一部历法。
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