《師曠古》說：“入月一日二日三日，月色赤黃者，其月少雨；月色青者，其月多雨。”是根據月色與雨水的關係來判斷。
《天文要集》中根據北鬥來占雨：“北鬥之旁有氣，往往而黑狀，似禽獸，大如皮席，不出三日必雨……北鬥者，不欲雲覆之，黑雲覆之，大雨。”
至於雷電霜雪霧霾雹露虹等各種現象的觀察和判斷方法，更是不勝枚舉。
古人在長期觀察中，發現了北鬥七星與四季的關係：“鬥柄東指，天下皆春；鬥柄南指，天下皆夏；鬥柄西指，天下皆秋；鬥柄北指，天下皆冬。鬥柄運於上，事立於下，鬥柄指一方，四塞俱成。”現在看來，北鬥星的變化確實與四季直接對應，這是由地球公轉的運動造成。所以古人講北鬥七星“運乎天中，而臨製四方，以建四時”，非常準確，為人們季節判斷提供了依據。
“參”星與“商”星在天空中遙遙相對，一個升起，另一個就會落下地平線。“人生不相見，動如參與商。今夕複何夕，共此燈燭光……”（杜甫）。夏族對“參”的認識有更深的原因，每當參於黃昏後落向地平快看不見的時候，恰是大地回春之際。“參去寒冬盡，農家備耕忙”成為夏族觀象授時的重要依據。參與大火都是古代婦孺皆知的星象，和“七月流火”類似，《詩經》用參入詩便有佳作，《唐風·綢繆》中：“綢繆束薪，三星在天……綢繆束芻，三星在隅……綢繆束楚，三星在戶。”“在天”、“在隅”、“在戶”是在屋子裏透過窗戶看到參由東而南到西的景象，反映了這個婦女隨三星位置變化而思緒萬千的心理。
定與畢，《詩經》“定之方中，作於楚宮……揆之以日，作於楚室”。“定”是古代一種鋤頭，詩中“指象鋤頭的四顆星，它們是室宿二星和壁宿二星”，四星組成一個長方形。現在11月份晚上8、9點鍾，星空中出現的那個十分顯眼的飛馬星座四邊形就是定星。公元前11世紀，每當農事基本結束的時候，黃昏後在子午圈附近就能看到定星。定星中天，正是營造房屋的大好時光。人們不僅觀星以掌握時機，還要用日影來決定子午線以定方向，以便坐北朝南。
《淮南子·本經訓》：“堯之時，十日並出，焦禾稼，殺草木，而民無所食”。後來便有後羿射九日的傳說。它的天文根據。在眾多的星宿中，隻有極特殊的日暈或極明亮的超新星，能在白天與太陽爭輝。《宋會要》便有公元1054年出現超新星的記載：“初，至和元年五月，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。”可見在白天，他看上去還能像金星那樣光輝奪目。超新星能在極短的時間內，光度增加幾千萬倍甚至幾億倍，不過為時不長，不久就會漸漸變暗，好似消失一般。我國記載最早的一次新星，是在公元前14世紀殷商時期，出土的甲骨文有“七日己巳夕——新大星並火”說明新星在大火附近。羿射九日，很可能是從公元前24世紀左右出現過特殊的日暈或極其明亮的超新星而萌發出來的想象。白晝可見的超新星出現於大旱之年，莊稼無收，草木幹枯，深重的災難可能使人有射日之舉，光輝奪目的超新星數日後就會暗淡下去，人們不得其解，於是產生羿射九日。
圭表係統
《山海經，大荒北經》說：“誇父不量力，欲追日影，逮之於禺穀”。說明誇父族在民族大遷徙時，始終在用土圭測影的方法確定方向。我國古代將垂直與地麵的立杆叫表，測日影長的尺子叫圭。圭表誕生的年代已不可考，但周代有使用圭表的規範。《周禮》說，“日至之景，尺有五寸”說明八尺之表以用於陽城觀測，夏至正午影長一尺五寸，陽城即今河南省登封縣，至今尚有周公測影台。誇父追日影，說明已了解日影長是隨地理緯度而變化的。追日影說明誇父族遷徙的方向是由北向南。
此外對太陽黑子，彗星出沒，五星運行等天象不僅有連續不斷的記錄，而且描述也極為準確，為當今國內外學術界認同，是研究古代天象的寶貴資料。
為了記錄和掌握這些變化，部族首領常帶領先民就在其居住的、陽光不受遮擋的最高處，辟出空地，樹立八尺表木，來觀測和記錄每天的日升日落。這圭表或表木，又被稱為建木或建表。聞一多先生說：“直立如建表。”《神話考古》指出：建木之稱建表，應即今日的華表。
華表是極其古老有深遠影響的裝飾物。華表即花柱，是用於觀測太陽影子的圭表，確定太陽方位的表木，又稱交午木。所謂交午，指正午太陽上中天時的晷影是正南北；過此瞬間，太陽西移，晷影轉向立柱的東側，古人稱“反景”（“景”即“影”），即相對太陽，影子在圭表的相反方向，說明遠古先民確曾立杆測影。
自從建木測日影，象形字“木”、“日”與若幹形光芒合一為“華”字，因此這個圭表又稱為“華表”。《說文解字》記載“曄，日光也”，太陽的光芒稱華，這是華表得名的根本原因。所謂華族，就是崇拜太陽和光明的民族。又因“夏日無影”，立華表地點就視為地中，又稱“中華”。而曄之華，就是華夏民族的由來（《神話考古》）。因此，觀察和測量太陽運行的圭表即華表，它源於上古時代的圖騰，是我們祖先判定東西南北中五方、判定時刻、獲取上天信息的靈物。現在北京天安門兩側各有一對華表，是明代遺物，用漢白玉精雕製作，柱體浮雕盤龍，又名盤龍柱。近柱頭處鑲雲板，雲朵有翻轉之意，如風卷雲湧，以示柱頭頂到天上。柱頂上雕蹲龍一軀，名望天犼，意為對天咆號，形象化地表示了華表就是通天的神柱，象征中華民族與華夏文明。
在高山上立表木或稱圭表，標誌著上古氏族居住地及占領土地，以及上古政權轉移，而其根本標誌是祀與戎（祭祀與軍事）；曆法和形、音、義兼具的文字的發明與普遍使用，是上古文明的根本標誌。不明此，妄言中國上古文明（王大有語）。
處於原始采集狩獵經濟時代，能夠產生的是動植物崇拜；處於定居農牧經濟時代，能夠產生的是氏族祖先崇拜；處於城邦分工經濟時代，則能夠產生太陽神首領崇拜。而太陽神的重要職責之一，恰是對太陽、對天象、對宇宙的觀測與預測。
炎帝神農氏被推崇為太陽神，羊頭山巔必然地成為炎帝神農氏族的祭祀台、天文台、表木曆法台。掌握這三大權力的，隻能是執鉞的神農氏族首領炎帝。
鉞是石製的斧，叫石鉞，是遠古部族社會的權力的象征，政權移交的標誌。炎帝神農氏初期的石鉞，是斧形狀，綁縛於木柱，成為首領執掌觀天頒令權力的象征，用於作戰則演變為軍事統帥的象征；而權力象征則由石琮所取代。到了原始社會晚期的玉石並用的時代，玉琮、玉鉞，代替了石琮、石鉞，還增加了財富的象征即玉璧。近年來，高平羊頭山一帶出土的新石器遺存中，便有石鉞，能夠說明羊頭山是炎帝神農氏部族的權利中心，並非憑空想像。
古籍記載商周以後所崇尚的“分圭錫社”，（“錫”在此為“賜”之意，去掉分類後的偏旁就是同一個字）就是賜予玉圭分封土地，封疆大吏上朝要拿圭板，都是曆史的遺製。如周成王戲言“剪桐封弟”，就是用桐樹的葉子剪成玉圭的形狀封其弟“叔虞”，結果史佚記錄在冊，“君無戲言”，將叔虞封到山西的唐國做了國君，即為唐叔虞，是晉國第一任諸侯。現在太原的晉祠就是祭祀唐叔虞的祠堂，是我國現存最古老的國廟，與故宮、曲阜孔廟並列三大古典園林。
至於圭表“夏日無影”，處於北回歸線以北的中原地區，夏至這天投影最短。我們可以看河南登封縣郜城鎮周公測影台，所立的石表到埋石表的石質基礎之邊沿，這個半徑為周尺一尺五寸，與“夏至”日正午影子等長，影子與基礎重疊，人們在地上就看不到影子，即為日中無影。河南人因此認為本地為“地中”，說話常問“中不中”，常答“中”、或“不中”。由日影偏西到偏東，中午為正中，華夏民族故稱“中國”。
為了掌握每天的時間，以決定每天做事的日程。先民們在表木上刻下每天太陽運行的高度。這就是“時刻”的最初本義。
先民用華表測日影的方法，是按太陽東升西落各時間段，在表木不同位置刻下對應太陽所處位置的刻線。第一刻為剛出地平線之日，繪出圖形為“旦”，日中一點為俊烏即太陽鳥（當代天文觀測為黑子）；第二刻為“旭”（八九點鍾的太陽），人見日出升至“九天”之間（如“疑是銀河落九天”）；再刻為“東”，日在木中間；再刻“昃”，人仰望，日已越過最高的懸崖；正午為“杲”，日在表木頂上；太陽最明亮為“昊”（高大之人為“大”，最高者之上為“天”，天頂之日為“昊”）。下午刻線依次為“昃”，“西”（鳥歸巢時），“昏”（氏即氐，日落至最低處），“杳”（日低於木，已不見日，杳無信息）。
作為標準，表木的高度取八尺。至今河南登封縣周公測影台內周朝和宋朝測影設施中的圭表高度，均不超過兩米。現代認為此高度應為古尺一丈，稱這一高度的人為“丈夫”。“夫”為一定高度線之上的高“大”之人，故加一橫為“夫”。周朝征兵不以年齡為標準，而以高度達某一標誌線以上為“夫”，按律應征。
這種契刻計時於表木的方法，應該起源於炎帝神農氏之前的伏羲氏時代。這種表木上刻線表示的時間為“刻”，延續至今仍然稱時間為“時刻”，如“列車時刻”、“刻不容緩”等。所刻之表木與刻度象形字為“圭”，即“圭”字的字形如表木上分別刻著上午與下午的時間刻度。
《周禮·地官》講土圭之法，“土”字借為“度”，即“度量”晷影之長度。而“土”的古字字形為“丄”，後加中間那一點為指事，即特指“是這裏”。在甲骨文中用為“社”，還保留遠古以“社柱”立圭表測影的原意。後來這種表木稱“土圭”又稱“圭表”、“華表”，華表又稱為“髀”。“髀”字是小腿骨，古代曾用來作為尺度標準，如古典算術著作《周髀算經》。學者路思賢雲：“髀者，表也，即立杆柱，使用時稱圭表。圭是太陽通過立杆在地麵上的投影，即晷影”，說明後來又以表木投射在地上的影子劃分時刻。
立圭表，隻有與地麵保持絕對垂直，才能準確觀察日影，測定時間。古人是怎樣來校正木杆的垂直度呢？古代運用設置垂直線的方法，來校正立杆的垂直度。古籍《考工紀·匠人建國》中記載：“匠人建國，水地以縣（懸），置以縣（視）以景，為規識日出之景與日入之景，晝參諸日中之景，夜考之極星，以正朝夕。”
《夏小正》記載，立杆測影要平整地麵，周圍用一水槽控製水平，然後豎立杆，即“槷”，也稱“臬”。圍繞立杆在地麵上畫圓周，取得日出之景在周圍上的焦點，又取得日入之景在圓周上的焦點，連接兩點便是正東西方向；取東西連線的中點，置立杆畫垂直線，便是正南北；中午晷影最短的時間，在正南北的線上，夜間觀察北極星，連線的投影也是在此正南北線上。這種控製垂直測影的方法稱“巧倕”。為控製測影的準確，必須掌握立杆的垂直，方法是在立杆上懸掛垂線。