1978年，在湖北省随州市曾侯乙墓出土的一只漆箱盖上，画着二十八宿围绕着“斗”字，墓主曾侯乙（约前475-约前433），是战国时曾国的侯，名乙。这是迄今为止，为我们所知最早的二十八宿图。此图的出现将二十八宿体系的形成年代推到了春秋前；同时也意味着，我国古人对恒星的观测早在春秋前已具备较为完整的的理论体系。
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《尚书》是一部记载我国上古时期历史事件的史书，而《尧典》中的 “四仲中星”历来是学者们研究我国上古星象的重要参考依据：
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。
“四仲中星”记录的是尧帝时代的星象，“中星”是指某时节，夜半出现在南中天的星（宿）。“日中”为春分，说仲春的中星是星宿；“日永”为夏至，仲夏的中星是大火（心宿二）；“宵中”为秋分，仲秋的中星是虚宿；“日短”为冬至，仲冬的中星是昴宿。学者们认为《尧典》中的“四仲中星”，是上古观象授时的时代所呈现出的二十八宿的雏形。
可以想象，六千年前的古人无数次地仰望星空，只为不断地累积观测和授时实践的经验，也许这一过程持续了上千年。古人通过观察星象迁移，发现每日、每岁天上的一切，都绕着天极在转。一日中，北斗七星绕着天极转一圈，目之所及的星星也都跟着转一圈。一岁中，在不同的季节，天黑后出现在夜空的星象都不同，而不同星象的升起正与不同的季节相应。以六千年前为例：仲春时节的午夜，出现在南中天的是星宿，古人根据观察经验知道春分来临；当心宿于午夜行至南中天的时候，古人知道夏至已至；当虚宿成为南中天的星象，古人知道秋分已来；而当昴宿行至午夜的南中天，古人知道冬至到来，意味着一岁也将尽。
日复一日，年复一年，不只 “四仲中星”，天上所有的星星总能在古人的期待中如约而至，且各司其位。 而黄道与天赤道之间的一圈星星，既可以作为每日夜里的时钟，又可充当每岁中指引时节变化和标记行星、日、月行迹的度量尺。
为此， 古人将 黄道与天赤道之间的 这一圈恒星划分成二十八个大小不同的区域，并对每个区域中的星群命名，称为星官。又为了给星群中的星星排序， 单颗星又从一再数到某数，如翼宿有二十二颗星，便从翼宿一排至翼宿二十二。这二十八个星官，起着标记日月五星停留、凌犯与侵冲的作用。因此，二十八宿又称二十八舍，东南西北各有七宿：
东方七宿：角，亢，氐，房，心，尾，箕
北方七宿：斗、牛、女、虚、危、室、壁
西方七宿：奎、娄、胃、昴、毕、觜、参
南方七宿：井、鬼、柳、星、张、翼、轸
天文学界对古人选择二十八宿星群和划分宿区的原因至今仍有争论，多数学者认可李约瑟的看法：古人在选定和划分二十八宿星群时首先考虑的，是由于它们的赤经与恒显区围绕在北天极周围永不落下的拱极星群的赤经相同；其次是古人在对各宿星群（或者距星）的选择与划分的过程中，没有因为星等太暗而放弃选择某星为合适的距星。依据是：二十八宿中只有心宿、角宿、星宿、箕宿、参宿和尾宿数颗 2至1等星的亮星，其它宿的星群基本都是2等以下的暗星，有的星群甚至是6等的暗星。
最晚形成于战国时期的《古四分历》将周天划分为三百六十五又四分之一度，日躔一度，但二十八宿各宿天区度数未可知，《史记 ·天官书》中也未提及，至《汉书·律历志》才完整地记载了各宿天区度数：
“角十二。 亢九。 氐十五。 房五。 心五。 尾十八。 箕十一。东（方）七十五度。
斗二十六。 牛八。 女十二。 虚十。 危十七。 营室十六。 壁九。北（方）九十八度。
奎十六。 娄十二。 胃十四。 昴十一。 毕十六。 觜二。 参九。西（方）
八十度。
井三十三。 鬼四。 柳十五。 星七。 张十八。 翼十八。 轸十七。南（方）百一十二度。 ”
二十八宿作为标记太阳、月亮、五星、彗星等天体运行轨迹的天尺，随天极运转，每过一日，向西运行约一度，过一回归年，二十八宿便运行一周天。凡是天上发生的大小事件，都在这把天尺上被观察它的人们清楚地记录了数千年。二千多年前，司马迁（前 145或前135年-？）在《史记·天官书》中写道：“汉之兴（公元前206年），五星聚于东井。平城之围（公元前200年），月晕参、毕七重。”刘邦受封汉王的这一年，五星（水、金、火、木、土）聚在东井（宿）；“白登之围”时，月晕在参宿和毕宿有七重。
一千多年前， “太祖皇始二年（公元397年）六月庚戌，月掩太白，在端门外。”北魏道武帝拓跋珪皇始二年六月，月亮遮掩金星，在太微垣南门外。
六百多年前， “洪武二十七年（公元1394年）三月乙丑，荧惑犯岁星于奎。”明太祖洪武二十七年三月，火星进犯木星于奎宿 。
直至今天，我们依然能够按照古人的方式记录天象，如： 月食，可以记为：乙酉月，庚辰日，历十七日，望，月食，在危宿、壁垒阵。子时六刻初亏，丑时二刻食既，五刻食甚，至丑末生光，寅时复圆。
有了二十八宿这把“标尺”，天上一切就有了可被度量的“规矩”，每逢制历，二十八宿的功用就在于：在特定的时间，太阳和其相对应的中星的位置，能被观测它们的人们在某宿定位。古历以冬至为历元，制历前司天监的官员就要追着太阳测量其所在的宿位，好推算太阳到达冬至点的时间，这种观测活动不仅关乎每一部历法岁实的（一岁的长度）精密程度，而且决定着新历法历元（起算点）的精确程度。元代以前，古代天文学家对太阳到达冬至点的时间测量都不够精确，直到元代天文学家郭守敬改良了观测仪器，才进一步精确了太阳到达冬至点的时间，将岁实精确为 365.2425日，与现代观测值365.2422日仅差25.92秒，为当时世界之最，而郭守敬主持编制的《授时历》在元代以前最为精密。
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