中國通史（第七卷） · 第八十九章天文學
第一節珍貴的天象
記錄宋代很重視天象觀測，為了避免天文觀測人員謊報、漏報、錯報天象，同時也為了提高司天監人員的責任心，除司天監外，還在皇宮內再設天文院，也進行天象觀測，並於次日清晨用以核對司天監的報告。於是司天監與天文院兩邊的天文觀測人員都不敢懈怠，故天象記錄多而詳細，有些記錄具有重要的科學價值。
1006年在豺狼座爆發了一顆超新星，據研究，這顆星最亮的時候達到—9.5等，即當時的亮度約相當於滿月亮度的十分之一。這次爆發所留下的遺蹟是一個射電源，仍為現代天文學家所關注。關於這顆超新星的爆發，宋代留下了較詳細的記錄。如《宋史·天文志》載：「景德三年（1006）四月戊寅，周伯星見，出氐南騎官西一度，狀如半月，有芒角，煌煌然可以鑒物，歷庫樓東。八月，隨天輪入濁。十一月復見在氐。自是，常以十一月辰見東方，八月西南入濁。」《宋會要輯稿·瑞異一》載：「（景德三年）五月一日，司天監言：先四月二日夜初更，見大星，色黃，出庫樓東、騎官西，漸漸光明，測在氐三度。」
另一顆超新星更為著名，就是1054年爆發的天關客星。《宋史·天文志》記錄是：「至和元年五月己丑，（客星）出天關東南，可數寸，歲余稍沒。」《宋會要輯稿·瑞異一》記錄是：宋仁宗至和元年（1054）七月二十二日，「守將作監致仕楊惟德言：伏睹客星出見，其星上微有光彩，黃色。」同書記宋仁宗嘉祐元年（1056）三月，「司天監言：客星沒，客去之兆也。初，至和元年（1054）五月晨出東方，守天關。晝見如太白，芒角四出，色赤白，凡見二十三日。」現代天文工作者根據這些歷史記載和當前這顆超新星遺蹟的狀態，確定了這顆超新星的類型。他們從所記載的星的位置，最大亮度，從最亮到看不見所經歷的時間，分析出它的爆發機制和爆發後的演化。現在已知，天關客星的遺蹟是一個美麗的蟹狀星雲，星雲中還有一顆中子星。它是一個強射電源，有強x射線輻射、γ射線輻射和紅外輻射等。這些都引起現代天體物理學家的極大興趣。
沈括有一條天象記載也受到現代科學家的高度評價。《夢溪筆談》所記載的是宋英宗治平元年（1064）的一次隕石降落：「常州日禺時，天有大聲如雷，乃一大星幾如月，見於東南。少時而又震一聲，移著西南。又一震而墜在宜興縣民許氏園中。遠近皆見，火光赫然照天，許氏藩籬皆為所焚。是時火息，視地中只有一竅，如杯大，極深，下視之，星在其中熒熒然，良久漸暗，尚熱不可近。又久之，發其竅，深三尺余，乃得一圓石，猶熱，其大如拳，一頭微銳，色如鐵，重亦如之。」短短不到200字，將隕石降落的整個過程寫了出來，對聲、光、色、溫、地點、過程、形狀、重量、密度和降落時間等作了全面詳細的描述。
第二節天文儀器的製造
宋代製造過許多大型的天文儀器。如宋太宗太平興國四年（979）正月，來自四川的民間天文學家張思訓設計並於次年製成一台水轉渾象，通稱「太平渾儀」，起樓高一丈有餘。這台渾象改水力推動為水銀推動，以解決冬天因水流凝凍遲澀而影響儀器運轉速度的問題。與渾象運轉聯動的報時裝置，勝過東漢張衡及後來的一些同類儀器，小木人也增加到十多個。《宋史·天文志》載：「七值神左搖鈴、右扣鍾、中擊鼓，以定刻數。每一晝夜，周而復始。又以木為十二神，各值一時，至其時，則自執辰牌，循環而出，隨刻數以定晝夜長短」。七值神即七曜值日，實際上，這是一個帶有日曆顯示的時鐘，是採用星期制的報日和報時裝置。其中由金、木、水、火、土加日、月表示七值周期，以金曜日為七值周期之首。這種記日制度，早在唐代《符天曆》和五代時期的《調元歷》中已經使用，宋代建隆四年（963）起行用的《應天曆》中，也有七值內容。此外，在一天之內又分十二辰，由十二神輪流出現報出時辰，而時初、時正和刻數則分別由鈴、鍾、鼓聲報出。張思訓的儀器繼承和發展了唐代一行和梁令瓚的成果，並對後來的儀象設計產生了一定的影響。他也因創製儀器有功而升任司天渾儀丞。
宋太宗至道元年（995），天文學家韓顯符製成一台供觀測用的銅渾儀，通稱「至道銅候儀」。大中祥符三年（1010）他再造一台相類似的渾儀，專門用於司天台培養觀測生的教學。此外，皇祐三年（1051）舒易簡、於淵、周琮等人製成黃道渾儀；熙寧三年（1070）沈括、皇甫愈等人製成熙寧渾儀。這些儀器每台用銅量都在兩萬斤左右，各自有一些新的創造。如皇祐渾儀，它的時間分劃一改在地平環上刻度的舊制，而改刻在固定的赤道環上，正確反映了天體位置隨時間變化的規律。熙寧渾儀簡化結構，從計算上去解決月亮在白道上的位置，將渾儀上的白道環取消，使用方便，而且提高了測量的精度。
天體周而復始不斷地在天穹運動，不同時刻它們的位置不同，因此，在使用渾儀觀測天體時，相應地也要有良好的計時儀器，客觀需要提出了提高漏刻精度的要求。天聖八年（1030）燕肅發明蓮花漏，在多級漏壺（上匱和下匱）的最後一級漏壺（下匱）上部開孔（分水孔），使壺中的水位恆定地保持在孔下，多餘的水由孔經注水筒（竹注筒）流入減水盎。由於末級漏壺水位恆定，所以漏水均勻，提高了計時精度。皇祐初期，舒易簡、於淵、周琮等人又在蓮花漏的基礎上，再加一級恆定水位的平水壺，從而使漏刻的精度進一步提高。
宋代最為精巧的天文儀器，當推蘇頌領導研製成功的水運儀象台。元祐元年（1086），蘇頌奉旨校驗天文院和太史局兩處的新舊渾儀，考察中他發現同一台儀器由不同的人去操作，所得測量結果不同，他們「各指得失，終無定論」。於是他想製造一種以水為動力，渾儀和渾象聯動並能與天同步運動的儀器。另外，一行、張思訓已將這種儀器與報時裝置集為一體，所以新的儀器還要同時解決報時問題。蘇頌首先遇到的困難是缺乏參考資料，正如他自己所寫：「張衡之制，史失其傳；開元舊器，唐世已亡」，本朝「太平渾儀，自思訓死，機繩斷壞，無復知其法制者」，所以製作新儀必須重新設計。經過蘇頌與精通數學、天文學並有巧思的吏部守當官韓公廉等人的反覆研究和精心設計，新儀從元祐二年（1087）開工製造，三年製成木樣，經鑑定和檢驗後，據此正式鑄造銅儀。元祐七年（1092），這座中國古代最宏偉、最複雜的天文儀器建成，宋哲宗賜名「元祐渾天儀象」，後人通稱「水運儀象台」。
蘇頌實現了將渾儀、渾象和報時結合於一體的設想，整座儀器使用水力為動力，經變速、傳動和控制使三部分儀器聯動並能跟蹤天體運行。儀器總高約12米，寬約7米，分上、中、下三層，底層是動力與傳動裝置和報時鐘，中層密室中轉動著的是渾象，上層為渾儀。渾儀上的望筒可對準並可自動跟蹤天體，而隨望筒運動的三辰儀時圈則可指示出時間的變化，此外，渾儀所在小室的屋頂可以啟閉，這與現代天文台上的望遠鏡轉儀鍾與活動圓頂作用相同。
水運儀象台的報時部分也精巧絕倫。它共分五層，其中三層用於白晝報時，兩層用於夜間報時，共有承擔報時職能的木人254個，每個時辰分時初與時正，分別由左門小人搖鈴和右門小人敲鐘報出，每至一刻由中門小人擊鼓。第二、三層的木人分別舉辰牌與刻牌，當非正點辰刻沒有報時聲的時候可從牌上看出當時的時辰與刻數；第四、五層的木人敲鉦以報更，沒有報更聲的時候可從木人所舉更牌上看出更次。水運儀象台的整台儀器由水提供動力自動運轉。它的又一項重要發明是其「天衡」裝置，它類似於近代鐘錶的擒縱器（卡子），控制著儀器，使之均勻運動。
國際科學史界對水運儀象台的評價極高，認為它是現代鐘錶的祖先。關於它留下了較詳細的記載，特別是其機械結構、裝配圖等都收於蘇頌所著的《新儀象法要》一書中。
蘇頌還製造過另一台大型天文儀器，據《玉海》記載，它是一架假天儀，「大如人體。人居其中，有如籠象。因星鑿竅，如星以備。激輪旋轉之勢，中星、昏、曉，應時皆見於竅中。星官曆翁，聚觀駭嘆，蓋古未嘗有也。」據研究，這台儀器的主體是用竹條製成的球體，很像一個圓形籠子。表面上再用不透明的紙絹裱糊，並按星宿位置校算開孔①。人坐在密封的球內，球面上小孔透過來的光如同夜空中的繁星。這種便於演示和觀察天體運行的儀器，可以說是今日天象儀的鼻祖。
宋代製造的天文儀器，數量眾多，精密複雜，並有不少創新，這是中國古代天文學發展進入高峰的重要標誌。
第三節恆星測量與星圖
恆星測量是天文學的基礎工作，而星圖則是觀測恆星的記錄和查找恆星的一種工具。中國古代的星圖大致可分為兩類，一類是天文學家作為認識和記錄天空中星官位置而繪製的星圖，另一類是多為裝飾用的示意性質的星圖。五代吳越錢元祐墓及其妃子吳漢月墓後室頂部各有一塊石刻星圖，這是我國現存最早的石刻天文圖。這兩幅星圖的直徑約1.9米，比後來南宋蘇州石刻天文圖大了一倍，刻星各約180顆左右，雖是示意性質，但位置比較準確。
宋代是進行全天恆星觀測最多的時期，先後進行過七次較大規模的恆星測量。如宋太宗太平興國年間（976—984）作了二十八宿距度測量。又據《文獻通考》和《玉海》記載，宋仁宗時曾查閱開國之初的恆星記錄，見「止截二十八舍及大角至屏星四十二官」，並查知這次測量是因為發現當時的觀測值與唐一行所測不相同，為了占考「災祥之度」，進而實測了這些星，其結果與開元年間的測值相差兩三度甚至五度。大中祥符三年（1010），韓顯符①王振擇：《中國最早的假天儀》，見王振擇《科技考古論叢》，文物出版社1989年版，第278—286頁。等用其製造的渾儀又補測了外官星的位置。
景祐年間（1034—1038），再一次測量了二十八宿距度及周天恆星。當時宋仁宗下令要編一部新的星占書《景祐乾象新書》，為使歷代諸家占語與當時天象相符，所以要求重新測量恆星位置，主持測量的則是韓顯符的授業學生楊惟德。這次測量比以前測量的星數要多。《景祐乾象新書》中曾列有一張周天星座入宿、去極度數表，可惜這份星表已經失傳，僅在《宋史·天文志》中載有其中關於二十八宿距星的實測結果。皇祐年間（1049—1054），周琮等人用所鑄黃道銅儀重測二十八宿及周天恆星。這次觀測所使用的儀器刻度精確，並且改進了漏刻，因而取得了極有價值的成果。這些觀測結果後來被收入北宋王安禮重新修訂刪改的《靈台秘苑》一書。其內容包括345個星官的距星的入宿度和去極度。這是我國現存明末以前所收星數最多的一份星表。
元豐年間（1078—1085）又進行一次恆星測量，測量精度也比較高。這次測量的成果被繪成星圖，並刻石保存下來，這就是現存蘇州博物館的著名的蘇州石刻天文圖。圖碑高2.16米，寬1.06米，上半部為星圖，外徑91.5厘米，下半部為天文圖碑文，總共刻星1431顆。原圖為紹熙元年（1190）黃裳繪製，南宋淳祐七年（1247）由王致遠刻石成碑。該圖將中原地區可見星空展現在一幅圖中，不但星位準確，而且二十八宿、三垣、十二次、內規、赤道、外規、分野、星官聯線、星官名稱都刻得清清楚楚。蘇州石刻天文圖是研究宋代全天星空的寶貴資料。明代正德元年（1506）的江蘇常熟石刻天文圖，則是根據蘇州石刻天文圖經訂正翻刻而製成的。
北宋的重要星圖還有蘇頌《新儀象注要》一書中所附的五幅星圖。據研究，這些星圖也是實際觀測的結果，就畫法而言，則屬於兩種不同的投影系統。其一是兩幅赤道帶橫圖及一幅北極區圓圖，按天區分別畫出全天恆星，圖上用經線將二十八宿隔開。這種系統避免了蓋天式圓圖在南緯星區的失真問題，較科學地表現出全天星空。另一系統是將整個天球沿赤道剖開，北半天球以北極為心，畫一圓圖，南半天球以南極為心，另畫一圓圖，而南極附近恆隱圈內的星空在北半球的北宋都城汴京（今開封）是看不見的，所以圖上空著，留待補充。這種形式新穎的全天星空表示法是蘇頌等人的首創。紹聖二年（1095）再測二十八宿距度，崇寧年間（1102—1106）又一次重測。上述幾次恆星測量比較起來，以姚舜輔等人主持的崇寧年間的測量，目標最為明確，這次測量是為編撰《紀元歷》作準備的，而所得測量結果也最為精確。如據研究，其二十八宿距度誤差的絕對值平均只有0.15度，在沒有望遠鏡的時代，這實在是相當精確的測量了。
第四節曆法
五代時的曆法，據記載，有後晉馬重績《調元歷》，蜀《永昌歷》和《正象歷》，南唐《齊政歷》，後周王處訥《明玄歷》和王朴《欽天曆》等。其中也有一些創新，如《調元歷》不用上元積年，《欽天曆》在實際觀測基礎上對五星動態表的改正等。有些曆法還在一定時期內為後世所沿用。
宋初沿用後周的《欽天曆》，此歷原為王朴造於顯德二年（955）。宋太祖建隆二年（961）因《欽天曆》推驗較疏，詔司天監王處訥等別造新曆。王處訥曾任後周司天少監。他曾指出過《欽天曆》的不足，並在952年左右編過一部《明玄歷》。王處訥等受命後經三年而製成新曆，太祖為之作序，賜名《應天曆》，建隆四年頒用。參與編修《應天曆》的有來自伊斯蘭國家的天文學家馬依澤。1968年台灣羅香林教授在美國哥倫比亞大學東亞圖書館中發現了一套完整的《懷寧馬氏宗譜》，其中《志尚公弁言》提到：「吾族系出西域魯穆。始祖諱系魯穆文字，漢譯馬依澤公，遂以馬授姓。宋太祖建極，初召修歷，公精歷學，建隆二年，應召入中國，修天文。越二年，成書，由王處訥上之。詔曰可。授公欽天監監正，襲侯爵。」「魯穆」，有些文獻（如《明史·西域傳》）亦作「魯米」，關於其具體為何處，迄今尚無定論，可能原屬東羅馬帝國，現屬敘利亞。由上述記載可見馬依澤在撰修《應天曆》過程中起了重要作用，因而得授監正之職並襲侯爵。經研究，《應天曆》的曆元，適逢甲子、金曜日和朔旦冬至，選在建隆三年前4825558年。《宋史·律曆志》說它可「推定朔、弦、望日辰七直：..，日滿七、六十去之，不滿者，命從金星、甲子，算外，即得定朔、弦、望日辰星直也。」七直即七值或星值，是日月五星七曜值日之義，亦即推算星期序數。日滿七去之，就是從總日數中去掉七的若干倍，可得到從金曜日起算的星期序數。由此可見應天曆是引入七曜紀日法的，這種以金曜日為曆元，採用星期制的方法與伊斯蘭曆相同，因此這部分內容很可能是馬依澤參與制歷所作的貢獻，這項改革滿足了日益增多的中國穆斯林的需要。
宋代民間研究曆法十分活躍，如熙寧七年（1074）發現所用曆法與天象不合，沈括就推薦了民間曆法家衛朴編造新曆。當時從宋仁宗天聖二年（1024）起行用的《崇天曆》歷氣後天，而剛頒用了九年的《明天曆》又歷朔先天，於是，衛朴在《明天曆》的基礎上製成新曆《奉元歷》，於熙寧八年（1075）頒用。又如宋徽宗崇寧二年（1103）發現所使用的《觀天曆》氣朔有錯，遂改用姚舜輔的《占天曆》。但歷官們認為《占天曆》為民間私家所造，未經考驗，不可施行，於是姚舜輔在大量觀測的基礎上，於崇寧五年（1106）又製成《紀元歷》並得以頒行。清代梅文鼎對《紀元歷》有很高的評價，說「宋歷莫善於紀元」。這部曆法的回歸年、朔望月及其他一些數據都相當準確。此外，姚舜輔還創造了確定太陽位置的新方法，即在天亮前或黃昏後用恆星作參照定出金星的位置，然後在既能看見金星又能看見太陽的時候定出金星與太陽的角距，從而求得太陽在恆星間的位置。他還創立了新的計算公式，以解決太陽的赤道經度與黃道經度的換算問題。
南宋初繼續行用《紀元歷》，後又曾用《統元歷》、《乾道歷》、《淳熙歷》和《會元歷》。南宋寧宗慶元五年（1199）行用楊忠輔編制的《統天曆》，這是得到梅文鼎更高評價的一部曆法，有宋歷「尤莫善於統天」之說。《統天曆》有很好的實測基礎，節氣、合朔、月亮過近地點與黃白交點的時刻等都定得比較准，並在實測的基礎上確定出計算改正值的辦法。《統天曆》的歲實（回歸年長度）為365.2425日，比現行公曆採用同一數值早了384年。此外，楊忠輔還發現回歸年長度不是固定不變的，而是每年都有微小的變化，並提出斗分差的數值改正方法。這也是天文學史上的一個重要發現。《統天曆》繼唐曹士《符天曆》之後也不用上元積年。《統天曆》的上元是虛設的，實際上廢除了繁瑣的上元積年計算，這也是中國曆法史上的一個進步。
北宋存在168年，共頒行10部曆法，南宋存在152年，共頒行10部曆法，換歷比較頻繁，在一定程度上反映了當時天文曆法研究的活躍。其中《應天曆》、《紀元歷》、《統天曆》各有所長，反映了兩宋行用曆法的特點和主要成就。
第五節氣象知識
五代及遼、宋、夏、金的一些史書，尤其是《宋史》，記載了很多寶貴的氣象資料，其中包含有關於大水、大旱、大風及雨雪、冰雹、雷暴、地震等災害和特殊天氣現象的豐富內容。宋代開始普遍編修的地方志及大量宋人筆記，也有很多這方面的記載，如沈括《夢溪筆談》中對山東武城縣一次龍捲風的形狀及危害情況作了非常清楚的記述。這些資料對於研究我國氣候變遷及氣象變化規律具有重要的價值。南宋呂祖謙於淳熙七年（1180）正月初一到八年七月二十八日在金華進行了近兩年連續不斷的物候觀測。他在《庚子辛丑日記》中記錄了二十多種植物的開花結果時間及一些蟲鳥的初鳴和初到時間，這是一份經實際觀測獲得的非常珍貴的物候資料。
降雨情況直接關係農業生產，因而歷代都受到人們重視。西漢時根據土、炭吸濕增重的不同而發明了原始的天平式濕度計。宋代僧人贊寧，在10世紀則利用這種儀器來預報晴雨。宋神宗熙寧年間京師久旱，沈括準確地做了一次降雨預報，《夢溪筆談》卷7對此有很生動的記述。他對當時空氣中水氣條件的分析與判斷是符合近代氣象科學原理的。
為了測量降水量的多少，必須要有一種用具，現在普遍使用的是雨量筒。南宋數學家秦九韶在其《數書九章》中列有「天池測雨」、「圓罌測雨」、「峻岭驗雪」、「竹器驗雪」等算題，可根據盛水或積雪容器的形狀及積水、積雪的多少，計算出單位面積平地上的降水量。天池是古代防火貯水的容器，用來測降雨量，當可看作原始的雨量器。這種方法也是世界上較早的測定降水量的科學方法。
此外，這一時期對一些氣象現象也有了更正確的認識，如《夢溪筆談》中記載孫彥先對虹的解釋是「虹乃雨中日影也，日照雨則有之。」《夢溪筆談》卷25提到：「江湖間唯畏大風。冬月風作有漸，船行可以為備。唯盛夏風起於顧盼間，往往罹難。曾聞江國賈人有一術，可免此患。大凡夏月風景，須作於午後。欲行船者，五鼓初起，視星月明潔，四際至地皆無雲氣，便可行，至於巳時即止。如此，無復與暴風遇矣。國子博士李元規云：平生游江湖，未嘗遇風，用此術。」這裡提到的關於風力日變化規律的氣象知識，是符合實際情況的，對行船安全也是非常重要的。蘇軾《船■風》詩有句：「三旬已過黃梅雨，萬里初來船■風」，並有序文說：「吳中梅雨既過，颯然清風彌旬，歲歲如此，吳人謂之『船■風』。是時，海舶初回，雲此風與舶具至云爾。」對於梅雨之後的信風作了清晰的描述。
第六節遼、夏、金的天文學
遼受中原文化的影響，其天文學也有兩個主要的分支，一是以曆法服務於政權，一是觀天象以占吉凶。遼有歷之始即採用中原曆法，此即天祿元年（947）至統和十二年（994）行用的後晉馬重績所編《調元歷》。《調元歷》是五代時期較好的曆法，但在後晉只行用了5年，而在遼卻行用了48年。該歷不設上元，以雨水正月中氣為氣首。它的基礎是《宣明歷》和《崇玄歷》，馬重績稱：「以宣明之氣朔合崇元之五星，二歷相參，然後符合。」①遼聖宗統和十三年（995）又頒用可汗州刺史賈俊所進《大明曆》。有些學者認為其法取自祖沖之。這一時期遼、宋曆日有所不同，如葉夢得《石林燕語》、張邦基《墨莊漫錄》等均記載，蘇頌使遼時曾發現宋、遼冬至日先後相差一日。遼《大明曆》本文已失傳，其內容尚有待於研究。《遼史·曆象志》所載，系全文照錄《宋書》上的祖沖之《大明曆》，這顯然是不符合歷史實際的。遼很重視天象，有些天象記事今日看來也很有意義。例如《契丹國志》記載遼天祚帝天慶八年（1118）正月，「是夕，有赤氣若火光自東起，往來紛亂，移時而散。」這是與太陽活動關係密切的極光現象，其描述是很生動形象的。1971年在河北宣化發掘一座遼墓，發現該墓室頂部有一幅彩繪星圖，星圖直徑2.17米中央為天極，嵌有直徑35厘米的銅鏡一面，鏡周彩繪蓮花，蓮花外為日、月、五星及北斗，再外為二十八宿，最外圈繪有黃道十二宮①。黃道十二宮是來自西域的天文內容，但雙子座、室女座圖形上的人物又著遼服，顯示了遼代特點；蓮花是佛教裝飾；而二十八宿則反映了中國傳統文化，以天極為中心的蓋圖法也是中原傳統，因此這是一幅具有多民族色彩的星圖。此外，黃道十二宮的名稱早已傳入我國，但在星圖中表現出來，據今所知也以這幅星圖為最早。
西夏為党項族所建的政權。夏景宗李元昊之父西平王李德明曾向宋請歷，宋真宗將《儀天曆》賜頒西夏，至元昊又受賜《崇天曆》，可見漢歷對西夏有深遠影響。西夏仿宋制建有司天監，並頒行過自製曆法。《西夏書事》載：「曩霄（元昊）稱帝，自為曆日行於國中」，可能是參照漢歷專門編制的西夏曆法。另外，西夏文書、碑文中常有兩種紀年：十二生肖紀年和藏曆紀年，如有「陽火猴年」的碑刻，因此當時西夏境內可能也有藏曆流行，這反映出吐蕃文化在西夏的影響。隨著佛教的傳播，外來天文知識在西夏也有出現，如西夏字典《蕃漢合時掌中珠》中有黃道十二宮名稱，這是來自西域的知識，當然也可能是由中原輾轉傳入的。
《西夏書事》中還載有不少天象記事，但多用於星占。如1030年「火星入南斗，天子下堂走」。崇宗天儀治平三年（1088）「太白晝見，司天言：不利用兵，梁乙逋不聽」。崇宗永安二年（1098）「月犯東井，犯西肩北第二星，太史奏：主兵喪，梁氏不省」等。這些天象觀測內容與星占方法，明顯地來自內地。
金在曆法方面的成就十分突出。天會十五年（1137）金頒用司天楊級所造《大明曆》，「然其所本，不能詳究」①，也有人認為，此歷依據的是宋代的《紀元歷》，經金司天監官員增改而成。後來由於日食預報屢屢不驗，詔命司天監趙知微重修《大明曆》，大定二十一年（1181）歷成。這時翰林應奉耶律履也造了一部曆法，稱《乙未歷》。經過當年十一月望月食的檢驗，證明趙知微歷優於耶律履歷和當時行用的楊級歷，於是得以頒用。重修《大明曆》雖然仍以《大明曆》命名，內容卻發生了很大的變化。這部曆法所用的基本數據相當精密，例如回歸年長度為365.24259日，朔望月長度為29.53059日。此外，還創立了等間距三次差內插公式用於曆法計算等等。這①《新五代史·馬重績傳》。
①河北省文物管理處等：《河北宣化遼壁畫墓發掘簡報》，《文物》，1975年第8期。①《金史·歷志》。
些都反映出金代天文學家在吸收中原曆法的基礎上又有所創新和發展。
金對天象的認識也如中原統治者，將天象作為與帝室政事相關的表象。
《金史·天文志》稱：「金九主，莫賢於世宗，二十九年之間，猶日食者十有一，日珥虹貫者四五。然終金之世，慶雲環日者三，皆見於世宗之世。」把與太陽相關的現象與皇帝的賢明聯繫在一起。金記錄天象也頗詳，如《大金國志》記載金太祖天輔二年（1119）：「北方有赤氣，大三四圍，長二三丈，索索如樹，西方有火五團，下行十餘丈，皆不至城滅。」這則極光記事使人有如目睹，對研究極光現象也是有價值的。
金對司天台的建設很重視。1126年底金人攻破北宋都城汴京，將北宋靈台上的天文儀器掠往北方，後在金中都（今北京）建成規模龐大的司天台，所用儀器就是從汴京搬來的儀器。元初吳師道寫過一首《九月二十三日城外紀游》，詩中描述了當時金天文台（清台）遺址的情形：「故橋舊市不復識，只有積土高坡陀。城南靡靡度阡陌，疏柳掩映連枯荷。清台突兀出天半，金光耀日如新磨。璣衡遺制此其的，眾環倚值森交柯。細書深刻皇祐字，觀者嘆息爭摩挲。司天貴重幸不毀，回首荊棘悲銅駝..」。尚可在一定程度上反映出當年金司天台的規模及盛況。