传说黄帝的臣子大桡作甲子，容成作历
背景：
1 天干地支与五行相结合
这里面又涉及到了天干和地支。天干地支应该在黄帝时代之前就存在了，而且是以外来语形态存在的。黄帝的大臣大桡，在天文观测与历法的基础上将天干地支第一次整合在了一起，形成了60个干支的组合，并对干支名称做了简化，形成了今天的样子。
天干，就是甲乙丙丁戊己庚辛壬癸10个符号，是用来代表1-10的序数词；地支，就是子丑寅卯辰巳午未申酉戌亥12个符号，是用来代表1-12的序数词。这几个符号夏代就开始用了，到商代就已经比较规范使用了，如下图：
更早的时候，天干地支并不是用今天所见的“甲乙丙丁，子丑寅卯”等符号来记录的，天干地支有着外来语一样的名称：
这种奇怪的名字，是早年天干地支符号的发音，是与天文观测有关的。
2 天象观测与历法
由于对月相的观测不需要工具最为方便，因此最早出现的历法是阴历。但尽管如此，阴历1年只有354天，时间长了每年固定月份的气候不固定，不利于作为农业生产的指导，因此与气候对应的历法就成了必须要探索的。
气候变化与太阳直接相关，对太阳观测就是必然选择。古人在白天用圭表测太阳的影子，以日影最短确定正午时刻，用漏壶计时，可以确定一天的时长。
只要观测手段足够精密（见下图，山西陶寺发掘并复原的尧都观象台），能够确定一年的长度为365.25天，这就是太阳历。进而将一年平均分，最自然的是分4份，于是有两分两至的节气（春分秋分夏至冬至），或者进一步根据八卦的提示分成8份，就有8个节气（“四时八节”）。如果根据五行，可以将一年分成5季，进一步分成10个“月”，这个就是五行历。
白天观日影，要受记录仪器精度以及观测位置的限制，所以古人又在夜晚则观测星象来作为补充。夜空中，北极星不动，其他的星每夜都围绕北极星逆时针旋转（“天道左旋”），然后就形成了北极星为天帝（“太一”、“紫薇”、“帝星”），群星为群臣的观念（天官、星官）：
在每晚同一时刻观测，也能发现一年之中群星也是在围绕北极星逆时针旋转，365.25天一个周期。这种以星体位置作为时间参考的历法叫恒星历。中国历史上有过以北斗七星位置来确定时间的“北斗历”（“太乙游宫”），以大火星位置来报时的“火历”（《诗经》云：“七月流火”，就是从火历而来），以东方6个星宿来报时的“六龙历”等（民谚“二月二龙抬头”的来源，也是《周易》乾卦的主要内容）。实际使用中往往将日影与星象结合起来，白天观日夜晚观星，互相校正，来确定时间。例如《尚书》所记载："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"。又如水族流传至今的七元宿天象历，就是将日月等七星结合起来的历法。
利用星象来确定历法，在观测手段尚不精密的时候，很难得到精准的历法，因此早期先民只是将一年粗分，例如成8份，用北斗斗柄的指向确定八个季节/月份。彝族先民除了留下洛书、河图、太极图之外，还有一个汉族不常见的“遮佐图”，据研究就是北斗纪年图。图中先把一周分四份，继而在四份的基础上进一步分成8份，与八卦纪年正好相应：
在中原文化里，依据北斗指向，对应的将天上分成8个区，每个区称为一个“宫”。分别是叶蛰宫、天留宫、仓门宫、阴洛宫、上天宫、玄委宫、仓果宫、新洛宫，加上中间的招摇宫，被称为九宫。通常九宫与后天八卦结合，称为“八卦九宫”。古人将北斗理解成天帝的坐的车，每晚、每年天帝太乙都要乘车巡游各宫，称为“太乙游宫”，如下：
而在每夜的观测中，会发现有6颗星的位置，每晚都不同。第一个是月亮，其月相大约每29.5天一个周期，所以可以30天定为1个月，这样每年就有360天（每354天循环12个周期，剩下的9天积攒起来，攒够1个月，那就放一个闰月，基本上每19年有7个闰月），这就是“阴历”（阴历出现的时间远远早于阳历，可能在新石器时代早期就出现了，因为月相不需要工具就可以被观察到的。）。下图是夏代的青铜钺，上面有两层刻度，内层6个，外层12个，可能来自于对天文或者时间做记录而形成的一种象征性装饰。
如果进一步观察，每晚同一时刻月亮在天空中的位置不同，大约28天一循环，一年大概有13个循环（《黄帝内经·六节藏象论篇》：“日行一度，月行十三度而有奇焉。”就是说太阳每天动1度，而月亮每天在天上转13.3度。这个周期就是恒星月周期）。而且这个周期与月相周期也不一致，月相约是29.5天一循环，1年大概12个循环。这种差异引起了古人极大的兴趣，因此对天象的精确观测非常必要。
为此，古人将天空看做一个球（“天球”，如上图），把星星画在天球上，依据星星的位置，在天球上划分成了很多个区域（“三垣”），将天球一周定为360度，每天晚上对着这些区域观测。古人发现月球在每晚同一时刻与其他星星的相对位置不同，于是为了标记月球的位置，古人将月球每晚行进路线上的星星分成了东西南北4个大组，在天球上标记，也称之为四象：东方苍龙，西方猛虎，南方凤凰，北方麒麟（后来这四象与五行结合而固定为青龙白虎朱雀玄武）。这种划分至少在6500年前就已经存在了，参见下图河南西水坡伏羲部落首领墓葬结构。
后来古人再进一步根据月球每晚的位置将4大组细分成28个小组，根据其意象进一步给予了28个名字。一个月中，月球每晚同一时刻经过其中1组，就像每晚换一个宿舍一样，所谓“日宿一宿”。因此这28组星象，就被称为28星宿（最早能见到的的28宿，在战国曾侯乙墓中出土，如第二张图）。
3 天象观测与天干地支
古人发现每天固定时刻观察太阳在天球上的位置，一年内这个位置也是环绕一周的（上图中的“黄道”）。由于每月初一夜半，月亮与太阳相会（月亮不可见，在地下与太阳“相会”），古人将每月初一夜半时太阳在天空的位置，称为“日月之会”，又叫“辰”。进而古人将黄道定义成365.25度，分成12段，每段约30度，取名叫12“辰”，按太阳每日东升西落的顺时针方向分布，依次读作：“困敦，赤奋若，摄提格，单阏，执徐，大荒落，敦牂，协洽，涒滩，作噩，阉茂，大渊献”。12辰刚好可以用来标记北斗每月初一所指的12个方向，标记出12个月（《史记》：“随斗杓所指建十二月”）。
为了观测方便，这12辰不随天球转动而转动，始终以大地正北方为“子”辰。这就是为什么古代历法里正月不一定是子月，因为正月是表示一年的开始，是人为选定的，而12辰是固定的天空方位，所以古人即使将寅月作为正月，也不会把寅月改称为子月（《淮南子·天文训》：“天一元始，正月建寅” 。夏历、今天的农历都以寅月当做正月，因为当北斗指向寅位时正好是春季的开始）。下图二为西汉汝阴侯墓出土的“六壬式盘”，是半夜子时天球的俯视图，并且将北斗、12辰、12月、28宿结合，外层12辰不动，内层的北斗顺时针转动，并且还体现了太乙游年和太乙游日的区别：
不过在当时也会用10月历，那么每月初一夜半太阳就会在黄道上经过10个区域，每个区域约36度，依次读作：“阏逢，旃蒙，柔兆，强圉，著雍，屠维，上章，重光，玄黓，昭阳”。这就是为什么会有两套记录序数的体系，最开始是和10月/12月历法以及天象观测相对应的。
12辰的读法长短不一，都是多音节词，没有规律，而且大多也没有字义，与汉语的规律非常不一致，似乎都是来自于字母文字的外来词（这种12分区的天空划分方式，似乎也不是土生土长的，可能与巴比伦有渊源）。而10月历是本土的太阳历，其分区词组相对比较规则，可能是受12辰的启发，土生土长出来的。因此古人用“天+干”给10月历分区命名，外来的12辰用“地+支”命名。将天干和地支以及二十八星宿放在一张图上就如下：
4 五大行星与天干地支
经过长年观测，古人发现除了月亮，还有5个星星的位置，相对于北极星，每天也在变化。这在古代将群星当做天帝大臣的情况下，是非常大事，就意味着天帝还有5个乱臣贼子不按规矩办事。今天知道，这5个星星，就是肉眼可见的5大行星，水星、金星、火星、木星、土星（这种用五行命名的方法，是在汉朝时定下来的。之前古人提到的火星，是指“大火星”），古人分别称之为辰星（水星运动轨迹始终不超过太阳周围的30度，也就是“1辰”，因此叫辰星）、太白（只有早晚可见，每次看见它都比较白）、荧惑（火星公转一周约686天，与地球汇合每次要780天，火星大部分时候是东升西落，但有时候也会逆行，没有什么规律，因此古人对火星的运动非常迷惑）、岁星（每年动1辰，因此1年也叫1岁，12年一个周期）、镇星（土星大约每年镇守28星宿中的1宿）。
这5星里，最有规律，也最容易被观测到的是木星，木星与北极星的相对位置，12年循环一次。由于这种12年周期的规律性，所以古人也用木星来纪年（岁星纪年）。同时古人给木星运动所在的路线（“木道”）划分了12个区域，称为12“次”，依次读作：“星纪、玄枵、娵訾、降娄、大梁、实沈、鹑首、鹑火、鹑尾、寿星、大火、析木”。古人还发现，木星运动的12个“次”，刚好也落在黄道的12个“辰”里（木星轨道和地球轨道共面，所以也在黄道线上），因此12次和12辰有了一一对应的关系。不过由于木星的路线在天球上是自西向东运动的，所以12次的排列与12辰顺序相反，如图：
但是由于地球自转，天球上的星星每晚都是按东升西落的方向运动的，所以这种记录方式非常不便，于是古人就假想了一个叫“太岁”的星，按东升西落方向运动，这样就可以和12辰对应上了（《周礼》郑注：“岁星为阳，右行于天；太岁为阴，左行于地。”）。古人用太岁所在12辰的区域纪年，就称为“岁阴纪年”。其对应关系如下：
同理，如果按着太岁经过的10天干区域来纪年，就称为“岁阳纪年”。这种岁阳纪年与岁阴纪年结合使用，与五运六气历法中将10月历与12月历结合使用的尝试一样，都是试图将不同参照系统的历法相结合的尝试。
但随着观察记录的积累，古人发现1年分12个月这种不那么直接的划分方式，要比1年分8个月/10个月等划分方式更加方便。因为每个月月相循环1次，每年月相大致循环12次，通过观测月相来确定月份最方便，因此12进制成为记录月份的主流方法（对比第一图天干纪月与第二图地支纪月）。
而对于方位的记录，天干比地支更加方便：
到了黄帝时期，把天干地支利用五行结合在一起，放在一张图上表达方位以及时间：
最终演化成产生了天干地支组合而成的60甲子干支历。这与传说黄帝时期一位大臣做历法，一位大臣做甲子，对应上了：