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《夏小正》是目前中国现存最早的一部农事历书，也是最早记录星象变化与农时关联的文字资料，只不过此时的记载中还没有出现四季和节气的概念。但《夏小正》中所记载的古人在气象、物候方面的成就，却是后来形成完整的中国节气（二十四节气）的基础。
《夏小正》最早见于西汉戴德编著的《大戴礼记》，至于《夏小正》具体的编撰者是谁，现已不可考证。戴德是西汉宣帝时人，他和他的侄子戴圣先后将当时礼家收集的资料编撰成了两部礼书。戴圣编撰的那部是先成书的，即《小戴礼记》，《小戴礼记》中编入了一篇《月令》，其中记载了 12 个月的物候和天象，还记录有逐月政务、政令和宗教礼仪的规定。而《夏小正》由于记载的内容多是琐碎之事，因而未被戴圣收录。后来戴德编撰礼书时，将戴圣剩下的一些杂芜作品编撰起来，这才将《夏小正》收录进了《大戴礼记》。
《夏小正》的“夏”即指我国历史上夏商周三代中的夏代，“正”即是“政”，“小正”便是“小政”，指一些琐碎而不太重要的事。由于《夏小正》的年代久远，其内容多是口耳相承，原始文字难免会有遗漏，后人又对其进行了补充、解释和加工。因此，书中记录的星象和物候错综复杂，人们对成书的年代及内容反映的时代颇有争议。但是现在学术界经过对《夏小正》中文字和内容的研究，认为其至迟成书于春秋时期，而且有些资料的年代更加久远。
对于《夏小正》，学术界一直争议不断，但其在我国历史文化发展中的地位却是毋庸置疑的。在《夏小正》中，按照一年十二个月分别记载了物候、气候、星象和农事。这说明人们在很久以前就已经开始注重物候资料的收集，并且将其按月记载下来，用于指导农业生产生活的安排，《夏小正》也是论证我国古代以农立国的重要依据。
从《夏小正》中的文字记载可以推出，夏代的历法是将一年分为十二个月，而此时有关一年的周期的测定尚且与太阳无关，而是以某一特定星象的再现来衡量的，即恒星年。对于月份的标识，也不是以月亮的圆缺周期为标准的朔望月，而是以某些显著的星象的昏、旦中星
，晨见、夕伏来标识的。《夏小正》中，除了二月、十一月和十二月外，每一个月份都有天象的记载。不过，《夏小正》作为我国最早的一部农事历书，整体还并不完善和系统，其中应用了大量直接观测的物候，因而在严格意义上，它只是一部物候历。
《夏小正》中大量物候的记述，也为后来《礼记·月令》《吕氏春秋·十二纪》中的物候记载提供了基础。在《夏小正》中，“启蛰”这一物候的记载，就为后来二十四节气中惊蛰节气的形成提供了原型。此外，《夏小正》中记载的“时有养日”和“时有养夜”也与后来二十四节气中的“夏至”和“冬至”有关。因此，《夏小正》中虽然没有二至、二分、四立这些构成二十四节气基本结构的重要节气，但其对于后来二十四节气的形成却有着重要意义，在中国节气的发展史中亦具有不可忽视的地位。一方面，《夏小正》的存在反映了古人已经学会通过观察大自然的物候特征的方法来把握时令；另一方面，其记录下来的观测经验，为后来的人们用物候划分时令奠定了基础。
人类并不是一开始就有时间的概念的，而是在不断的生产生活中逐渐形成的。先民们通过长期观察认识自己生活的环境，逐渐有了时间意识，知道了昼夜交替，“日出而作，日落而息”，掌握了四时冷暖，春种秋收。
在上古时候，人们主动获取生存资料的基本方式是狩猎与采集。在从自然界获取各种生活资源的同时，先民们面临着各种严峻环境的挑战。因此，妇女们在采集的过程中，逐渐了解了某些植物的生长周期，男子们在狩猎的过程中也开始关注各种虫鱼鸟兽的生活规律。植物什么时候发芽、什么时候结果，虫鱼什么时候潜伏，鸟兽什么时候出没……正是在漫长的狩猎和采集的过程中，先民们逐渐在时间意识之上又建立起了物候意识，并不断总结记录下了这些规律。
当然，先民们除了对物候的观察外，还有对日月星辰的观测。《山海经》中就有关于太阳出入的神山位置的记载，虽然这是神话故事，但在一定程度上反映了先民们对太阳运动规律的认识。清代学者顾炎武在《日知录》
中曾说过：“三代以上，人人皆知天文。”意思是说从夏商周三代往上算，无论妇孺老幼，人人都懂天文。这在一定程度上是由于古时候的科学技术和教育水平较低，人们面对神秘莫测的大自然无所适从，因此常常夜观天象，将星辰运行的轨迹与地上万物的变化规律相对应起来，安排自己的生产生活，即“仰观星日霜露之变，俯察昆虫草木之化，以知天时，以授民事”。
而在《尚书·尧典》的记载中还出现了尧时负责观测日月之象的天文历官羲、和，唐尧因羲氏与和氏擅长观测星象，因此命令羲仲、羲叔、和仲、和叔四人观象制历，授民以时，“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。……申命羲叔，宅南交。平秩南讹，敬致。……分命和仲，宅西，曰昧谷。寅饯纳日，平秩西成。……申命和叔，宅朔方，曰幽都，平在朔易”。这四位历官分别在东南西北四个地方进行天象的观测，测定太阳出入的方位，观测昼夜的长短，等等。
虽然羲氏与和氏的存在与否尚且存疑，且羲和本是《山海经》
中的神话人物，此处却被历史化并分为两个人，但《尚书·尧典》中记载：“日中、星鸟，以殷仲春。……日永、星火，以正仲夏。……宵中、星虚，以殷仲秋。……日短、星昴，以正仲冬。”说明此时人们已经有了明确的四时概念，只是关于节气的记载尚处于萌芽草创阶段。其中的“日中”“日永”“宵中”“日短”都是对四季中太阳变化的描述，说明这一时期的人们已经意识到了二分二至。再据竺可桢在《论以岁差定<尚书·尧典>四仲中星之年代》中论证的观点，这一时期当属于殷末周初。同时，2003 年山西襄汾县的陶寺古观象台
遗址的发现，也为《尚书·尧典》中的记载提供了佐证。因此，节气的萌芽最早便可以追溯到殷末周初之际。
在中国节气尤其是二十四节气的确立过程中，圭表测影的方式从技术上提供了重要且可靠的数据支持。圭表与日晷相似，也是通过观测并记录太阳在一年中正午时影子的长短变化以确定季节的变化，是一种计算时间的仪器。
相传西周初年，周公在选择国都地点时便使用了圭表测影。《周礼·地官·大司徒》载：“以土圭之法测土深，正日景，以求地中。……日至之景尺有五寸，谓之地中，天地之所合也，四时之所交也，风雨之所会也，阴阳之所和也。然则百物阜安，乃建王国焉，制其畿方千里而封树之。”郑众注曰：“土圭之长，尺有五寸。以夏至之日，立八尺之表，其景适与土圭等，谓之‘地中’。”虽然在这一记载中，圭表测影的初始目的是寻找不东、不西、不南、不北的地中，但正是在这一观测中，人们首先确定了北半球日影最长的冬至日和日影最短的夏至日，冬至与夏至成为第一组节气词。
明代朱载堉在《律历融通》
中说：“且如今日午中晷景极长，则从今日为始，日日验之，凡历三百六十五日而复长，是为冬至。”这就是说，早期的冬至日的测算需要使用圭表测影法“日日验之”，直到第三百六十五天日影再次达到最长，刚好为一年，由此测出的冬至日才是精确的。正是依据冬至与夏至这两个极点，人们才准确掌握了一年中日影长度变化的周期性，为二十四节气的最终确立提供了基础。
人们通过圭表测影法所反映的日影在一年中的长短的规律性变化，在《周髀算经》
中有详细的记载：“凡八节二十四气，气损益九寸九分六分分之一。冬至晷长一丈三尺五寸，夏至晷长一尺六寸，问：次节损益寸数长短各几何？冬至晷长丈三尺五寸。小寒丈二尺五寸，小五分。大寒丈一尺五寸分，小四分。立春丈五寸二分，小三分。雨水九尺五寸三分，小二分。启蛰八尺五寸四分，小一分。春分七尺五寸五分。清明六尺五寸五分，小五分。谷雨五尺五寸六分，小四分。立夏四尺五寸七分，小三分。小满三尺五寸八分，小二分。芒种二尺五寸九分，小一分。夏至一尺六寸。小暑二尺五寸九分，小一分。大暑三尺五寸八分，小二分。立秋四尺五寸七分，小三分。处暑五尺五寸六分，小四分。白露六尺五寸五分，小五分。秋分七尺五寸五分。寒露八尺五寸四分，小一分。霜降九尺五寸三分，小二分。立冬丈五寸二分，小三分。小雪丈一尺五寸一分，小四分。大雪丈二尺五寸，小五分。凡八节二十四气，气损益九寸九分六分分之一，冬至、夏至为损益之始。术曰：置冬至晷，以夏至晷减之，余为实，以十二为法。实如法得一寸。不满法者，十之；以法除之，得一分。不满法者，以法命之。”
由此可知，在二十四节气的确立过程中，冬至与夏至的日影长短是实际测量出来的，而其他节气时的日影长短，则是通过演算推测出来的，因而并不精确。而二十四节气的时间测算也成为后来人们研究的重点之一。
人们虽然很早就开始关注周围环境的变化，也发现了一年中会经历草木从生发到枯萎这样的一个季节变化，但并不是一开始就确立了春、夏、秋、冬四个季节的。早期的人们只把一年分为春秋两季，以春季为一年的开始，以秋季为一年的结束，即春季播种，秋季收获。在早期的文献中可以发现，人们习惯以“春秋”一词来代指一年，其实就是这个原因。《庄子·逍遥游》中就有“蟪蛄不知春秋”的说法。因为蟪蛄（蝉）这种昆虫的寿命非常短暂，根本不足一年，所以是“不知春秋”。
随着人们对季节变化的掌握，春秋二季不足以反映和记录季节的变化，故又逐渐在春秋之外增加了冬夏二季。而四季的分明一直到西周末期才得以实现，并且在很长一段时间里，人们对于四季的顺序的认知还是春秋冬夏。《礼记·孔子闲居》中就有记载：“天有四时，春秋冬夏。”一直至战国后期，人们才将四季的顺序确定为春、夏、秋、冬。
春夏秋冬四季都有了，但是如何来确定一个季节的开始与结束呢？为了确定四季的更替时间，人们又将二十八星宿按照东、南、西、北的方向分成了四组，即“四象”：东青龙、南朱雀、西白虎、北玄武。“四象”分别对应着春、夏、秋、冬四季，人们就根据这四象的位置来判断春、夏、秋、冬四季的更替。战国时期的《鹖冠子·环流》中记载，人们通过观察北斗七星的斗柄指向来判断四季的更替：“斗柄指东，天下皆春；斗柄指南，天下皆夏；斗柄指西，天下皆秋；斗柄指北，天下皆冬。”通过星象与季节的结合，一年中四时的划分得以确定，这也为之后的节气的划分奠定了基础。
随着古代天文学的发展，春秋时期，人们已经从二分二至中又确立了“分至启闭”。《左传·僖公五年》中记载：“凡分、至、启、闭，必书云物，为备故也。”杜预注：“分，春秋分也；至，冬夏至也；启，立春立夏；闭，立秋立冬。”到战国末期时，立春、春分、立夏、夏至、立秋、秋分、立冬、冬至这八个节气的名称均已出现。成书于战国末期的《吕氏春秋》的《十二纪》篇中，已经完整记载了八个节的准确称谓。
四时八节的确立为二十四节气的最终确立搭建了基本的框架。后来人们在八节的基础上，又将每一节分为三气，直接发展成二十四节气。《周髀算经》中记载有：“二至者，寒暑之极，二分者，阴阳之和，四立者，生长收藏之始，是为八节，节三气，三而八之，故为二十四。”人们在二十四节气的基础上融入十二月纪，将节气发展到每月一节一气，一年十二节，十二气。大概在秦末汉初之际，完整的二十四节气才得以确立。