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在那个如“盖笠”一般的天上，布满了星星。不动的，是恒星；能运动的，除日月外，还有流星、彗星和行星。流星的出现没有规则，彗星的运动规则当时还不能掌握。太阳的东升西落，月亮每月的朔望圆缺，比较容易掌握。当时所知的行星有五个。其规则可以掌握，但必须经有多年的观测和计算才能办到。据马王堆汉墓出土的帛书，战国末年已经知道五星和太阳的会合周期，也计算出了五星绕太阳运行的公转周期。马王堆帛书《五星占》残卷中，可以分辨出的五星与太阳会合周期分别是：
表2.2
帛书中的星表，还提供了一些五大行星的公转周期。比如土星是30年一周天，只比现在的精确值29.46年大0.54年；金星五个会合周期是8年，也接近现在的精确值。表中还列出了从秦始皇元年（公元前246年）至汉吕后元年（公元前187年）60年间木星的位置；到汉文帝三年（公元前177年）70年间土星和金星的位置，说明当时五星会合周期和公转周期的数据一定是经过长期观测和精确计算的结果。
日月运行的状况主要由历法描述。其方法是：用八尺高的标杆（表）测量太阳的影长，日影最长的那一天，是太阳运行到最北端的标志。这一天被定为冬至。连续观测数年，发现从冬至到冬至间隔四年一个周期。四年中，间隔366天的有一次，间隔365天的有三次。于是计算出每年的天数为365.14天。到春秋战国时期，各国的历法不统一。归结起来，大体有六种，即黄帝、颛顼、夏、殷、周及鲁历，史称“古六历”。其区别仅在于岁首不同，大体相当于今天农历的十一（子）、十二（丑）和正月（寅）。但每年有十二个月，共365.25天，则是一致的。
古六历是阴阳合历，即每年的天数根据太阳运行（回归年）计算，每月的天数根据月亮运行（朔望月）计算。每月的第一日称为“朔”，这一天，月球正好处于太阳和地球中间，晚上看不到月亮，所以朔日也称为“日月合朔”。每月月中，地球刚好处于太阳和月亮中间，天上的月亮最为圆满和明亮，称为“望”。望日一般在每月的十五日。月末那天称为“晦”，紧接着就是朔，晦日也见不到月亮。
月亮绕地球一周不到30天，所以以月亮绕地球一周为一月的十二个月，只有355天左右。为了弥补朔望月和回归年每年日数的差距，古人设置了闰月。据有关研究，我们在商代就开始设置“闰月”，即间隔一段时间，给每年加上一个月，成十三个月。到春秋战国时代，天文学家已经推算出每十九年需要设置七个闰月。这是相当精确的数据，长期被后世的历法所沿用。
为了描述日月和行星在天穹背景下的运动状况，这一时期的天文学家将日月以及五大行星的轨道附近的天区等分为十二次（或十二宫），以及不等分为二十八宿两个系统。次，即临时的帐篷或旅馆的意思。宫，就是宫殿。宿，住宿，住处。其意义是说，这是日月五星在旅途中休息的地方。这就是说，这一时期的天文学家对于日月五星的运行状况有了更加清楚的认识和把握。
十二次或十二宫的名称是：星纪、玄枵、娵訾、降娄、大梁、实沈、鹑首、鹑火、鹑尾、寿星、大火、析木。二十八宿的名称是：斗、牛、女、虚、危、室、壁、奎、娄、胃、昴、毕、觜、参、井、鬼、柳、星、张、翼、轸、角、亢、氐、房、心、尾、箕。十二次和二十八宿的划分，经历了一个长期的形成过程。在《尚书·尧典》中，就出现了二十八宿中火（心宿）、虚和昴宿的名称。十二次、二十八宿可能在西周初年已经大体形成，春秋战国时代，这个体系已经完备。这是我国古代天文学的基本成就之一，有人说二十八宿系统是从国外搬来的，与事实不符。
准确地划分天空的区域，和准确地划分地上的区域一样，都是十分重要的科学工作。准确地划分地上的区域，可以方便地描述人类的活动；准确地划分天空的区域，可以方便地描述日月以及行星的运动。
日月运行到一定位置，就会发生日食或月食。《尚书·尧典》记载了公元前21或22世纪的夏代发生的一次日全食：“乃季秋月朔，辰弗集于房。瞽奏鼓，啬夫驰，庶人走。”辰，指日月相会。“弗集于房”，即不相会于该会之处（“房”），一般认为是发生了日食。这时候，乐师（“瞽”）击起了鼓，有关官员赶着马车飞驰（去取祭祀天神的祭品），民众（“庶人”）到处乱跑（“走”）。这说明当时的人们都非常害怕，也说明在很早的时期，我国古人就注意并且记录了日食现象。甲骨文中，日食、月食的记载就多了起来。到春秋时代，记录日食成为史官的一项重要职责。据天文学家考证，儒经《春秋》中，记载了37次日食，其中绝大多数是准确的。这些资料，也为当代的天文学研究提供了可靠的历史资料。
除了众多恒星和日月以及五大行星，还有一些不经常出现的天象。在《春秋》这本书中，中国古人已经注意到了流星和彗星，并且加以记载。据统计，在后来的《史记》中，春秋战国时期的彗星记录有13次之多。
流星是经常出现的天象，只有重大的流星现象才能得到记录。《春秋》一书中，记载了重大流星雨事件：“星陨如雨”（《春秋·鲁庄公七年》）；还记载了重大的“陨石”事件：“陨石于宋五”（《春秋·鲁僖公十六年》）。《左传》明确解释说，这陨落的石头，就是星星：“陨星也。”这个如实记录的陨石事件，对于今后讨论日月星究竟是何种质料的问题，提供了重要的历史材料。