几乎世界上所有的文明古国都有很早的陨石记录，埃及人在公元前2000年的“纸草书”中已描述了自天上掉下的石块和铁块，这与中国最早的陨石记录在年代上是不相上下的。中国的观测记录大约共有700多次，对西方来说，这显然是一部系统的观测资料。
对陨石性质的推敲很早就开始了，到战国时期，人们已经认识到陨石实际只是天空中落下的星体，《左传》在解释公元前645年落到宋国的陨石时明确表达了这一思想。我们应该读一下这条重要的原文：
(鲁僖公)十六年春，陨石于宋五，陨星也。
因为欧洲人在两千年之后才真正具有了这样的认识。
一般认为，中国人注意分析陨石的成分是从宋代的沈括开始的，人们常常举出他记在《梦溪笔谈》中的一则故事来证明这一点。事情发生在北宋治平元年(1064年)的常州，一天中午，天空中传来雷鸣般的巨响，一颗如月亮般大小的星球出现在东南方，接着又是一声霹雳，这颗星移向了西南，而后它伴着更大的响声掉到了宜兴县许家的园子里。
大火映红了天空，远近可见，园子的篱笆也烧尽了。大火熄灭之后，地上显出了一个碗大的深洞，陨星在洞里还在荧荧发光，很久之后虽逐渐暗了下来，但仍热不可近。最后人们把地掘开，发现了一颗拳头大的圆石，还有余热。圆石一头微尖，颜色和重量都像铁一样。宋代以后，类似的描述渐渐地多了起来，然而这种对陨石成分的探索与前面讲到的古人对陨铁的利用年代似乎很不相称，对此目前还没有更圆满的解释。不过事实是清楚的，沈括虽然第一个注意记录了陨石成分，但他却远非最早懂得这一点的人。
流星雨是比偶现流星更为壮观的天象，当太阳系中沿一定轨道运行的流星群与地球轨道相交时，成群的流星体进入大气层，人们便会看到天空的某一区域在数小时、数天甚至更长的时间内流星数量显着增加，大大超过通常的偶现流星数，有时甚至像下雨一样，这种现象就是流星雨。《春秋》经所反映的中国最早的流星雨记载发生在公元前687年，原文是：
鲁庄公七年夏四月辛卯夜，恒星不见，夜中星陨如雨。
由于流星雨是以其辐射点所在的星座命名，因此可以断定这是天琴座流星雨的最早记录。
我们知道，流星群与彗星有着密切关系，八月的英仙座流星群沿着图特尔彗星的轨道运行，十一月的金牛座流星群沿着恩克彗星的轨道运行，而五月的宝瓶座和十月的猎户座流星群则沿着哈雷彗星的轨道运行。这些流星群大概可以肯定是彗星粉碎后的残体，因为着名的比拉彗星正是由于在它原来的轨道上留下了灿烂的流星雨——仙女座流星雨——而一举成名，事实上在这颗彗星解体之前，它抛出的物质其实早已在逐渐形成流星群。中国的大批关于流星雨的记载表明，可靠的狮子座流星雨至少有20次，英仙座流星雨至少有12次，天琴座流星雨也至少有10次，至于未经认证的流星雨记录则是大量的。
中国的流星雨记录不仅系统，而且详备，其中包括流星雨出现和消失的时间、陨石的大小和数目、出现的颜色和亮度以及地面所见的方位等。由于地球每年定期地通过流星群轨道的交叉点，这使在轨道上分布极不均匀的流星群表现出明显的流星雨周期，例如狮子座流星群大约每33年有一次大流星雨，这个周期在中国的记载中表现得相当清楚。
中国古人对于陨石观测的细致程度也是令人惊叹的，古文献中除去“陨”、“陨石”之外，还有种种别的名称，其中唐代着作提到的一种叫作“雷公墨”的别名，可能是对区别于石陨石和铁陨石的玻璃陨石的描述，这恐怕是世界上有关玻璃陨石的最早记录。
变星、新星和超新星
变星是指亮度起伏变化的恒星，它包括爆发型变星和非爆发型变星两类。我们知道，肉眼看到的恒星数目和亮度都不是永恒不变的，有些恒星的亮度在有规律地做周期变化，这就是后一类非爆发型变星，而另一些本来勉强可见甚至根本观测不到的暗星，在几天之内亮度突然增加几万倍，这样的恒星爆发便生成所谓的新星。如果这些星爆发得特别猛烈，其亮度增加了几千万乃至上亿倍，则生成所谓的超新星。新星和超新星都属于前一类爆发型变星，而且超新星是现在所能知道的恒星世界中最激烈的爆发现象。
中国古人观测变星的传统在相当大的程度上是出于占星术的需要。在司马迁的时代，对于恒星亮度变化的观测已经有了一些记录，《史记·天官书》曾提到一个着名的星官贯索，说其中的三颗星或实或虚，而今天恰好在那里发现了三颗变星，它们的变化都在可见与不见之间。此后的文献中也不乏类似的记载，但它们是否可以与变星建立起真正的联系，目前的研究还很不够。
我们曾经指出，中国古人以圆点的大小表示恒星亮度的做法至少在战国时期已经出现了，三国东吴的天文学家徐整可能还记得这种方法，因此提出了“大星径百里、中星径五十里、小星径三十里”的观点，这显然可以理解为是对恒星亮度的一种分类。遗憾的是，这种分类并没有引起人们的注意，以致使这个古老传统未能最终流传下来，这甚至成为后来对恒星亮度变化观测的一个主要障碍。
中国古代称新星和超新星为“客星”，这个名字在汉代已经出现，它的本义是将新星和超新星视为来到天空作客的星星，而并非常居，当然这与新星爆发前后的亮度变化并最终“消失”的现象有直接的关系。我们知道，彗星也恰好具有类似的现象，这使古代的新星记录有些与彗星混淆了。尽管如此，中国古代可靠的新星记录仍是世界上独有的。
人们一直倾向把商代卜辞中的一条关于“新大星”。的记录作为中国最早的超新星观测记录，这种看法目前还无法得到确认。不利的因素在于甲骨学家对卜辞所作的解释，因为从甲骨文自身的规律分析。“星”与“晴”是相通的。然而有利的证据也有一些，卜辞显示，所谓“新大星”出现在商人崇拜的大火星(心宿二，天蝎座。)附近，而天文学家发现，心宿二附近存在着一个强大的射电源，这种射电源被普遍认为是一种超新星遗迹。因为开普勒在1604年和第谷在1572年观测过的超新星，目前实际已经隐没，但在它们所在的位置上现在都发现了射电源。
在中国，可靠的新星记录自汉代到17世纪末不少于60次，其中有10次属于爆发规模特别大的超新星记录。一般认为，最早的一次新星记录见于《汉书·天文志》，班昭对它作了如下的描述：
元光元年(公元前134年)六月，客星见于房。
房宿位于天蝎座。这次新星爆发在西方也曾被仔细观测过，不过有些人怀疑，它可能是彗星而不是新星，司马迁的记录似乎支持了这种看法，正像西方学者认为它在移动一样，司马迁则采用了中国传统的彗星名称为它命名。
此后的观测记录应该是无可争议的，西方学者曾对其中某些可疑的新星做过有益的复核，他们把这些新星按银道坐标标出，发现它们的空间分布和现代观测到的新星非常接近，从而证明中国古代的新星记录是可靠的。
最早的超新星观测也出现在汉代，《后汉书·天文志》详细记载了这一天象：
中平二年(公元185年)十月癸亥，客星出南门中，大如半筵，五色喜怒，稍小，至后年六月乃消。
这次超新星爆发的可见时间约有两年，位置在半人马座α、β口两星之间，而今天在这个位置上已经认证出有一个射电源。
然而在所有超新星记录中，似乎没有比1054年天关客星的观测更有意义的了，这不仅因为这次超新星爆发对于现代天文学研究具有极其重要的影响，而且还在于对它的观测几乎只有中国人完成了。《宋会要》最早记录了这次超新星爆发，书中讲到，北宋至和元年五月的一天早晨，当天关星从东方地平线升起的时候，人们看到在它附近出现了一颗客星，它在白天看上去都像金星那样明亮，光芒四射；呈红白色，而且一直持续了23天。宋朝的天文官员观测并记录了这个奇异天象，我们在这里领略一下这条重要的原始记录：
嘉佑元年三月，司天监言：“客星没，客去之兆也”。初，至和元年五月，晨出东方，守天关，昼见如太白，芒角四出，色赤白。凡见二十三日。
这颗超新星的最高视亮度超过了金星，尽管它的位置靠近黄道，但白天看到它仍相当明亮，因此很容易算出，当它爆发时，亮度要超过太阳几亿倍。
两年以后，超新星消失了，人们对它的记忆也渐渐淡漠了。进入18世纪，英国的天文爱好者比维斯用小型望远镜首次观测到在天关星附近有一块朦胧的椭圆形雾斑，一百年之后，他的同胞罗斯利用自制的大型反射望远镜进一步识别出这块雾斑的纤维状结构，并根据其蟹钳状外观命名为蟹状星云。后来人们发现，这个星云一直在向外膨胀，根据膨胀的速度回推，它大概是在九百年前从一个密集的中心飞散出来的，而这个时间和位置恰好与中国文献记录的天关客星相近。这自然使人联想到，蟹状星云的形成是否真的与那次着名的超新星爆发有关？事实果然如此。经过天文学及文献学的认真研究和计算，关于1054年爆发的超新星即为蟹状星云的来源这一点，现在已经没有任何怀疑的余地了。
中国古代天文学家的这一恒星观测的重大成就，对现代天文学研究有着特殊价值。作为超新星遗迹，蟹状星云是天上最强的射电源之一。天文学家通过观测，在星云中终于发现了德国天文学家巴德于1934年在理论上预言的一种超新星爆发后的残留中心星——中子星。巴德认为，超新星爆发后，其中心部分——质量约为2-3倍太阳质量——在引力作用下坍缩，变成体积小、密度极高、快速旋转的中子星。中子星的发现是现代天文学和物理学的一件大事，对它的研究涉及到许多学科的一系列理论问题，而蟹状星云所显示的种种奇特现象，既是这些理论的观测基础，同时也是检验的依据。很明显，对蟹状星云及其核心的研究，便不能不回溯它的形成历史和超新星爆发的性质，在西方文献缺载的情况下，中国的超新星记录就更显得珍贵。
极光
极光是一种绚丽多彩的高空物理现象，在古代西方，大约公元前6世纪已叙述过可以认为是极光的现象。他们有时无疑可以正确地辨认出这种天象，把它叫作“稀有景色”或天上的“裂缝”，但在另一些时候却将其与流星或彗星混为一谈，这种现象一直持续到17世纪。中国古人也存在类似的情况，从他们对极光的命名来看，有些明显地沿用了流星和彗星的名称。然而，中国人描述极光现象的重要形式并不在于此，他们更多的是运用赤光、金光、天赤、天开等直观的形容来描述极光，或者使用“气”来表达极光的种种特征。由于极光是高空大气受荷电粒子激发而产生的光，而赤气就是发红光的气，紫气就是发紫光的气，因此，即使用今天的观点看，这个术语也是比较科学的。至迟从西汉开始，“气”的概念随着时间的推移得到了愈来愈普遍的采用。
在古人看来，极光现象同彗星等其他奇异天象一样是安危吉凶的征兆，这使人不得不怀疑许多年代相当早的极光记录的真实性，因为这些记录总是与圣人降生或王朝覆灭联系在一起。可以考虑为中国最早的极光记录的是见于古本《竹书纪年》的一条记载，它采用了以某种颜色的光来描述的形式。
原文这样写道：
周昭王未年，夜有五色光贯紫微，其年王南巡不返。
这是一次五色光贯穿紫微垣天区的壮观景象，凑巧的是，在极光出现后不久，周昭王南征荆楚便葬身江底了。这次极光发生的年代目前尚不易准确确定，不过根据天文学和历史学的研究，它大致出现在公元前10世纪中叶前后恐怕没有问题。唯一使人不安的是，记载中出现了“紫微”二字，这似乎留有后人追述的痕迹。
发生于公元前193年的一次极光可能是最早的可靠记录，《汉书·天文志》载：
汉惠帝二年，天开东北，广十余丈，长二十余丈。
但这次记录却远不如公元前166年发生的一次极光的记录生动，《汉书·郊祀志》这样描写道：
汉文帝十四年，赵人新垣平以望气见上，言：“长安东北有神气，成五色。若人冠冕焉”。
这段文字把极光出现的方位，颜色甚至极光的类型都说得一清二楚。
中国古代的极光记录在18世纪以前大约有近300次，而且直至11世纪，它在数量上还是领先的。虽然古人对极光现象作了精彩的文字表述，但由于极光变幻复杂，因而促使人们不得不借助更为彤象的彩色绘画作品来记录这类天象。这种尝试可能出现很早，但今天所能见到的却是完成于15世纪的一套图集，其中描绘了各种各样的所谓“气”的现象，有些图象非常准确，以致于可以和现代的极光照片相比拟。由于一个人在一生中不可能看到所有类型的极光，因此这样的图集显然反映了至少几代人的观测结果。
极光的研究关系到太阳活动、地磁变化和高空大气的研究等重要科学课题。1859年以后，人们开始认识到太阳黑子与极光有密切关系，这意味着对古代极光记录的整理研究，有可能成为探讨历史上太阳活动、气候变迁、地磁变化等自然规律的重要途径。对于这些方面的研究，中国古代丰富的极光记录是得天独厚的。
圭表测影
中国古人对太阳视运动的观测历史十分悠久，这直接表现为对于二分日(春分、秋分)和二至日(夏至、冬至)的确定。大约6000年前，人们显然已达到了能够测定分至的水平，商代卜辞不仅为我们提供了分至日的完整记录，而且还有一套准确表达这些意义的特殊名称，他们以“析”和“彝”指春分和秋分，意思是昼夜平分；又以“因”和“九”
指夏至和冬至，意思是白天极长和极短。这四种名称在当时是作为掌管分至的四位神人被人供奉的。
观测太阳运动的简易仪器叫作表，它的更早的名字则是“髀”。不过在表被发明之前，古人的观测活动往往要借助于某些天然标志物来进行。这方面的例子可以举出山东莒县出土的一处约属公元前3000年的陶器符号，图中描写了一个有翼太阳从五峰山的中峰上方升起的情景。实地考察的结果表明，这种现象只能发生在春分和秋分。
表的用途很广泛，除确定方位、测量影长之外，它甚至可以在夜晚被用来测定恒星的上中天。
测量影长需要使用一种特殊的尺，古人叫它“土圭”，“土”在这里是度量的意思。每当分至日即将来临的时候，古人就把土圭放在表杆底部的正北，并认真找出正午影长和它最相合的日期，这使他们逐渐认识了回归年。这个方法至今还在《周礼》中近手完整地保存着。
