變幻莫測的天空從古至今都使人捉摸不定，而古代的先民更想通過對奇異天象的觀測了解萬事萬物的變化和發(fā)展，因而，無論是如天女散花般的流星雨，還是拖著長尾巴的彗星，甚至是太陽表面出現(xiàn)的斑斑黑跡，都能成為古人研究和探求的對象。對于這些特殊的天象，我們的祖先十分重視觀測。我國史籍中保留了對日月食、太陽黑子、極光、流星、新星、超新星等極為詳盡、系統(tǒng)、豐富的觀測記錄，這些史料隨著時間的推移愈發(fā)顯現(xiàn)出它的珍貴價值，對現(xiàn)今天文學(xué)的發(fā)展起到了重要的促進(jìn)作用。
（一）日食和月食
日食分三種，即日全食、日環(huán)食和日偏食。日食是一種非常顯著的天象變化。中國有古代世界上最完整的日食記錄。《尚書·胤征》篇“乃季秋月朔，辰弗集于房，瞽奏鼓，嗇夫馳，庶人走”的記錄被認(rèn)為是中國歷史上最早的日食記錄。中國古代史料關(guān)于日食的記錄總計共有一千六百余次之多，是中國古代天文學(xué)遺產(chǎn)的重要組成部分。
中國古代傳說日食是“天狗”把太陽吃掉了。因而，每當(dāng)日食發(fā)生時，人們總是驚恐萬狀，紛紛鳴鑼擊鼓，吶喊狂呼，脅迫“天狗”吐出太陽。傳說中國最早的天文官叫羲和，他因?yàn)楹鹊脿€醉，沒有預(yù)報日食，并且在日食發(fā)生時，沒有去營救太陽，而被革職殺頭。
月食分月全食和月偏食兩種，其中月偏食不易引起人們注意。中國最早的月食記錄見于殷墟甲骨卜辭，據(jù)考證有五條卜辭是可靠的月食記錄，這五條記錄都屬于武丁時期，年代約在公元前13世紀(jì)初。歷代史志對月食的記載是系統(tǒng)而完整的。《中國古代天象記錄總集》載有古代月食記錄一千一百多項(xiàng)。
那么為什么會發(fā)生日食和月食呢？
由于日、月、地都在不停地運(yùn)動，三者成一條直線排列，月球在中間，月亮遮擋太陽，影子投在地球上就形成了日食；如果地球在中間，月亮從地球的影子中穿過就形成了月食。《南齊書·天文志》中記述了日、月食發(fā)生的虧起方位：“日食皆從西，月食皆從東，無上下中央者。”就是說日食總是從西邊緣開始逐漸向東，月食總是從東邊緣開始逐漸向西，沒有從正南正北或中央開始的。由于進(jìn)行了長期的觀測，所以這種記述是非常真實(shí)的。
日、月食的發(fā)生有一定的周期性。因?yàn)樘枴⒌厍蚝驮铝寥叩倪\(yùn)動是有規(guī)律的，經(jīng)過一段時間后，三者又大致回到了原先的相對位置，于是一個周期以前相繼出現(xiàn)的日、月食又再次相繼出現(xiàn)，我們稱這種周期為交食周期。
（二）太陽黑子
傳說遠(yuǎn)古的時候，有十個太陽生活棲息在東方湯谷一棵巨大無比的扶桑樹上。他們由金烏背負(fù)著，輪流到人間巡行。但到了堯帝時，不知什么緣故，這十個太陽一起出現(xiàn)在天空中，熾熱的日光使江河干涸，草木枯焦，人類也無法生存。于是堯帝命令神箭手后羿射日。當(dāng)后羿奉命射下九個太陽時，只見一團(tuán)團(tuán)火球落下，三只腳的烏鴉也一只只墜落下來……這個神話告訴我們：太陽中有一只烏鴉，即黑色的鳥。日中鳥的神話在中國流傳很廣，1972年在長沙馬王堆二號墓中，出土了一幅珍貴的彩繪帛畫，上面畫著一輪金色的太陽，中間站著一只烏鴉。日中鳥的神話，實(shí)際上是古人肉眼所見的太陽現(xiàn)象，就是太陽黑子。
太陽黑子是在太陽光球上出現(xiàn)的斑點(diǎn)，因而又叫“日斑”，這些斑點(diǎn)區(qū)域的溫度低于其他區(qū)域的溫度，所以顯得暗些。世界公認(rèn)的對太陽黑子的最早記錄是在中國西漢河平元年（前28年）：“三月乙未，日出黃，有黑氣大如錢，居日中央。”（《漢書·五行志》）太陽黑子從產(chǎn)生到消亡有三種不同的形態(tài)，古人對黑子做了非常形象的描述，第一階段是圓形黑子，“如錢”“如環(huán)”“如栗”“如桃”；第二階段為橢圓形黑子，“如棗”“如瓜”“如雞卵”“如鴨卵”；最后一階段為不規(guī)則形黑子，“如人”“如鳥”“如飛燕”。
現(xiàn)在用望遠(yuǎn)鏡觀測幾乎每天都可以看到黑子。可是在遠(yuǎn)古時代并沒有望遠(yuǎn)鏡，古人如何能看到太陽黑子呢？這大概由于中國古時各朝代首都多在西北，那里多黃土，風(fēng)起則黃沙漫天，日光暗淡，容易看到黑子。史籍中用“日赤無光”或“日無光”等來形容當(dāng)時的天空情況。在日出和日落時往往能看到太陽呈黃色或紅色，光線不刺眼，這時也容易看到黑子。古人在日出日落時對太陽舉行的祭祀，正是發(fā)現(xiàn)太陽黑子的好時機(jī)。
（三）彗星
彗星是除日食以外，最能引起古人驚異的天象。中國古代對彗星有系統(tǒng)的觀測記錄。《中國古代天象記錄總集》記錄，中國古代有彗星記錄一千余次。中國古代的彗星記錄最早見于《春秋》，魯文公十四年（前613年）秋七月，“有星孛入于北斗”。這也是關(guān)于著名的哈雷彗星的最早記錄。中國古代對彗星的觀察非常細(xì)致，并且根據(jù)彗星出現(xiàn)的方位和形狀的不同給其命名。《開元占經(jīng)》引石氏曰：“凡彗星有四名：一名孛星；二名拂星；三名掃星；四名彗星，其形狀不同。”
肉眼可見的明亮彗星通常是由彗核、彗發(fā)和彗尾三部分構(gòu)成，彗核與彗發(fā)合起來又稱為彗頭，彗頭之后拖著的就是長長的彗尾。彗星按自己的軌道運(yùn)行，當(dāng)它遠(yuǎn)離太陽的時候，其有一個暗而冷的彗核，并無頭尾之分。而當(dāng)彗星接近太陽時，在太陽的作用下才會由彗頭噴出物質(zhì)，形成彗尾。長沙馬王堆三號漢墓帛書中，繪有各種不同名稱的彗星圖像，且形態(tài)各異，其中一些圖像比較真實(shí)地反映了彗尾的不同形狀和特征，說明戰(zhàn)國時期的人們已經(jīng)注意到彗星的結(jié)構(gòu)層次，對彗星的觀測已經(jīng)達(dá)到了比較精細(xì)的程度。
彗星的最大特征便是它的彗尾。彗尾形狀不同且大小不一，有的像一條直線，有的像一彎新月，有的宛如一把展開的扇子。每顆彗星的彗尾數(shù)目也各不相同：少數(shù)彗星沒有尾巴，大多數(shù)是一彗一尾，但也有不少彗星有兩條或兩條以上的彗尾。如唐天祐二年（905年）四月甲辰出現(xiàn)的彗星，尾長由三丈到六七丈，最后“光猛怒，其長竟天”。
（四）流星
在星際空間存在著大量的塵埃微粒和微小的固體塊，它們在接近地球時由于地球引力的作用會使其軌道發(fā)生改變，因而能穿過地球大氣層。由于這些微粒與地球相對運(yùn)動速度很高，與大氣分子發(fā)生劇烈摩擦而燃燒發(fā)光，在夜間天空中形成一條光跡，這種現(xiàn)象就叫流星。流星包括單個流星（偶發(fā)流星）、火流星和流星雨三種。特別明亮的流星又稱為火流星。造成流星現(xiàn)象的塵埃和固體小塊稱為流星體，所以流星和流星體是兩個不同的概念。穿行在星際空間，數(shù)量眾多，沿同一軌道繞太陽運(yùn)行的大群流星體，稱為流星群，其中石質(zhì)的叫隕石，鐵質(zhì)的叫隕鐵。
流星雨，是許多流星從夜空中的一點(diǎn)迸發(fā)出來，并墜落下來的特殊天象。這一點(diǎn)或一小塊天區(qū)叫做流星雨的輻射點(diǎn)。人們通常根據(jù)流星雨輻射點(diǎn)所在天區(qū)的星座給其命名。例如獅子座流星雨、獵戶座流星雨、寶瓶座流星雨、英仙座流星雨等等。我國關(guān)于流星、流星雨的記載也早于其他國家，舉世公認(rèn)的最早、最詳細(xì)的流星雨記錄見于《左傳》：“魯莊公七年夏四月辛卯夜，恒星不見，夜中星隕如雨。”魯莊公七年也就是公元前687年，這也是世界上關(guān)于天琴座流星雨的最早記錄。
（五）新星
古代天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在某一星區(qū)，出現(xiàn)了一顆從來沒有見過的明亮星星，但僅僅過了幾個月甚至幾天，又漸漸消失不見了。這種“奇特”的星星叫做新星或者超新星。
“新星”的名字來源于人們曾一度以為它們是剛剛誕生的恒星，所以取名叫“新星”。事實(shí)恰恰相反，它們并不是新生的星體，而是正走向衰亡的老年恒星。它們在大爆炸中，拋射掉自己大部分的質(zhì)量，同時釋放出巨大的能量。因此，光度在極短的時間內(nèi)就有可能增加幾十萬倍，這樣的星叫“新星”。如果恒星的爆發(fā)再猛烈些，它的光度甚至能增加幾千萬、幾億萬倍，這樣的恒星就叫做“超新星”。而地球上的人類，因與爆發(fā)星區(qū)隔著極其遙遠(yuǎn)的距離，只是看到天空中突然出現(xiàn)一顆閃亮的新星。
新星和超新星的爆發(fā)是天體演化的重要環(huán)節(jié)。它是老年恒星過渡到新生恒星的新舊更替。超新星的爆發(fā)可能會引發(fā)無數(shù)顆恒星的誕生。另一方面，新星和超新星爆發(fā)的灰燼，也是形成別的天體的重要材料。例如，那些早已消失的恒星的殘骸可能構(gòu)成了今天我們地球上的許多物質(zhì)元素。