一、二十四节气的形成
每当说起二十四节气，人们自然会想起气象，二十四节气与气象密切相关。二十四节气的形成是黄河流域的先民长期观测物候和研究气候的结果，是经历了数个时代集体智慧的结晶，成为华夏文化的瑰宝，是华夏步入文明的象征。二十四节气的确立是历法的范畴，与黄河流域的气候、物候、天气、气象、农时、地域等密切相关。
夏王朝建立之前，距今5000年前后，中华大地上一些发展较快的区域已经出现早期国家，并形成初期文明社会。气候环境同人类活动的互动作用影响着某些地区文明的盛衰，中国地理气候环境的内聚性、相对独立性与内部各地理单元气候环境的差异性，是中华文明多元一体格局形成的重要基础，中原地区的气候环境优势则是促成该地区逐渐成为多元一体文化格局中心的重要因素之一。
二十四节气的源头可以追溯到中原地区的甲骨文字，殷商与周朝的过渡时期出现了三十节气系统，为后来二十四节气的形成起到了先导作用，春秋时期的《尚书》中有对节气的记述，西汉刘安的《淮南子》中有完整的二十四节气记载。据说三十节气系统是吕尚创造，被称为太公古法，流行于吕尚的封国齐地，这种说法值得商榷探讨。
公元前约1139年至公元前约1010年，吕尚欲投奔殷商帝辛但却无门，只好常在渭水垂钓，以待天时，这就是姜子牙钓鱼的故事。秋雨写有一首《卜算子·吕尚》：
垂钓渭河边，岸上痴心等。河水东流不钓鱼，意欲谁人懂？
鱼杆线无钩，不怕风吹冷。决不卑躬厚脸求，愿者登门请。
吕尚未被西岐周人发现之前，生活在黄河流域的渭河岸边，而不是生活在齐地。吕尚当上西岐周人的军师以后，周人与殷商帝辛的战争发生在镐京至朝歌之间的大河两岸，他在今天的河南省浚县境内古淇河岸边的童山坐镇，指挥了一场周人阴谋发动的牧野暴乱。牧野位于今天的河南省新乡市以北、鹤壁市以南，处于当年的大河与淇河之间。在殷商内部以微子为代表的卖国集团配合下，暴乱的周人逼得殷商帝辛登上淇河北岸的鹿台举火自焚，周人获胜鸠占鹊巢，并千方百计地抹黑了帝辛，实现了殷商到周朝的更替。所谓的周武王姬发于暴乱之后的次年死去，又次年吕尚魂归。
吕尚对气候气象是有贡献的，他强调常规战法和特殊战术都离不开气象条件。但所谓的太公古法应该不是吕尚首创，安阳殷墟出土有一块甲骨文，上面写着：“日不雨。不雨。大雨。晨不雨。至中。食日。其遘。中日至。食日。自旦至。弜田。”这应该是华夏历史上最久远的气象文字，说明甲骨文时期中原大地的太行山东麓已经有了测天占候，安排农事的远古气象活动。由甲骨气象文字推测，太公古法应该是继承发展了前人的研究成果。周朝建立后将政治中心自今天的豫北移往西安一带的镐京，汉代以前“山东”指的是华山以东黄河流域广大地区，而不是单指的齐鲁，太公古法流行于齐地的说法不一定属实。
华夏远古已经能用一根竖立着的杆子测量正午太阳影子的长短，这就是日晷的雏形。一年中正午时分杆影最短的一天为夏至，最长的一天为冬至，杆影为最长和最短中间状态时为春分或秋分，从而确定了冬至、夏至、春分、秋分四个节气。地球上分出了春夏秋冬之后，随着黄河流域农业的发展，节气的划分逐渐充实起来，最终形成了二十四节气。
二十四节气形成于春秋战国，是黄河流域的先民长期观测气候、物候、天气、气象、农时等，研究历法所总结出来的，起初只适用于黄河中下游地区。二十四节气的确立，经历了漫长的时间，直到西汉武帝太初元年（前104），才出现了《太初历》，正式把二十四节气纳入历法。北齐（550－577）张子信发现太阳视运动不均匀现象，这是因为地球公转轨道是椭圆的。隋仁寿四年（604），刘焯在他的《皇极历》中根据这种不均匀现象对二十四节气提出改革，将周天等分成24份，太阳移行到每一个分点时就是某一节气的时刻，这样安排的节气间隔是不均匀的。
历法把一年分为十二个月纪，每个月纪有两个节气，前面的称为节历，后面的称为中气，如立春为正月节历，雨水为正月中气，后来逐步合二为一，统称为节气。二十四节气是相对于黄河中下游地区的农业而言的，从纬度上说，距黄河流域越远，二十四节气越是失效。随着时代的更替，二十四节气随地域不同，目前也都有了不同的对应含义。人类总在不断地总结发展，先是一年分成四季，每季有三个月。后来每月又有两个节气，分成六个候，每候多为五天。
地球绕太阳运转的那个面，我们叫作黄道面，地球自转的轴线与黄道面呈66.5度的夹角，且夹角基本恒定。说其夹角基本恒定，是因为有微小的变动，变动范围在65.5—67.9度之间，大约每41000年为一个变动周期。当地球运行到黄道面某个点时，人类视觉感到是太阳南北移动了，其实是66.5度夹角所产生的结果。二十四节气的确立与黄河中下游地区的气候、物候、天气、气象、农时等密切相关，节气在历法上的确定，却是根据地球在黄道上的位置来划分的。从地球所在的黄经0度开始，那一刻太阳垂直照射地球赤道，确定为春分，以后地球每变化15度为一个节气，于是就有了春分0°、夏至90°、秋分180°、冬至270°。地球运行一周360度又回到春分那个点，记作一回归年，一个回归年内被分为24个节气。
当地球运行到黄道面270°时，人类看到太阳移到了地球的最南面，阳光直射南回归线，北极出现永夜，南极出现永昼，也就是北极半年看不到太阳，南极太阳总是在地平线以上转圈圈，北半球成了冬半年，北半球昼短夜长。北半球冬半年时，南半球成了夏半年，南半球昼长夜短。于是，当地球每年到达黄道面270°的那一刻，北半球的人们便命名为“冬至”，这一天也就是冬至节气。当地球每年到达黄道面90°的那一刻，出现了与冬至相反的情况，北半球便是“夏至”，这一天也就是北半球的夏至节气。当太阳运转到黄道面0°和180°，阳光直射赤道，南北两极地区成了晨昏状态，南北半球昼夜时间一样长短。由冬到夏的那个0°点为北半球的“春分”，由夏到冬的那个180°点为北半球的“秋分”。这些命名都是相对于北半球而言的。
二、各节气的物候和气候特征
节气的划分充分考虑了季节、气候、物候等自然现象的变化。其中，立春、立夏、立秋、立冬、春分、秋分、夏至、冬至是用来反映季节的，将一年划分为春、夏、秋、冬四个季节。春分、秋分、夏至、冬至是从历法角度来划分的，反映了太阳高度变化的转折点，立春、立夏、立秋、立冬反映了四季的开始。由于中国地域辽阔，具有非常明显的季风性和大陆性气候，各地天气气候差异很大，因此不同地区的四季变化也有很大差异。因为气候的变化，同一地区每年的四季变化也有一定的差异。
小暑、大暑、处暑、小寒、大寒等五个节气反映气温的变化，用来表示一年中不同时期寒热程度。雨水、谷雨、小雪、大雪四个节气反映了降水现象，表明降雨、降雪的时间和强度。白露、寒露、霜降三个节气表面上反映的是水汽凝结、凝华现象，但实质上反映出了气温逐渐下降的过程和程度，气温下降到一定程度，水汽出现凝结成露和凝华成霜现象。小满、芒种则反映有关作物的成熟和收成情况。惊蛰、清明反映的是自然物候现象，尤其是惊蛰，它用天上初雷和地下蛰虫的复苏，来预示春天的回归。各节气地球所处黄道位置、出现日期、物候和气候特征如下：
立春，315°，2月3—5日，东风解冻，蛰虫始振。立是开始的意思，立春就是历法上黄河流域春季的开始。
雨水，330°，2月18—20日，黄河流域冰雪消融，降雨开始，雨量渐增，大雁飞回。
惊蛰，345°，3月5—7日，蛰是藏的意思，惊蛰是指春雷乍动，惊醒了蛰伏在土中冬眠的动物。黄河流域雷惊冬眠，桃树开花。
春分，0°，3月20—21日，分是平分的意思，春分表示昼夜平分，昼夜长度相等，北半球作物开始生长。
清明，15°，4月4—6日，黄河流域天气晴朗，空气清新，麦绿花黄，草木繁茂。
谷雨，30°，4月19—21日，黄河流域雨水增多，雨量充足而及时，雨水滋润着农作物，谷类作物能够茁壮成长。由于气候变迁，今天的黄河流域春旱年份增多。
立夏，45°，5月5—7日，历法上黄河流域夏季的开始，炎热到来。
小满，60°，5月20—22日，黄河流域麦类等夏熟作物籽粒开始饱满，小麦正在灌浆。
芒种，75°，6月5—7日，黄河流域麦类等有芒作物成熟，开始夏收夏种，铁牛遍野。
夏至，90°，6月21日—22日，白天最长，黑夜最短，黄河流域炎热的夏天来临。
小暑，105°，7月6—8日，暑是炎热的意思，小暑就是黄河流域气候开始炎热，夜虫唧唧，炎热入暑。
大暑，120°，7月22—24日，黄河流域时值中伏，雷雨倾盆，成为一年中最热的时候。
立秋，135°，8月7—9日，历法上黄河流域秋季开始，草木结果。
处暑，150°，8月22—24日，处是终止、躲藏的意思，处暑是表示黄河流域炎热的暑天结束，气温开始下降。
白露，165°，9月7—9日，黄河流域天气转凉，草叶上露珠凝结而白。
秋分，180°，9月22—24日，昼夜平分，北半球白天时间逐渐变短。
寒露，195°，10月8—9日，太阳南移，寒冷加剧，黄河流域的露水将要结冰。
霜降，210°，10月23—24日，黄河流域天气渐冷，草木结霜，绿色凋零，枯叶飘飞。
立冬，225°，11月7—8日，历法上黄河流域冬天的开始，水开始结冰。
小雪，240°，11月22—23日，黄河流域北风势强，雨滴变为雪花，开始下雪。
大雪，255°，12月6—8日，黄河流域冬云滚滚，降雪量增多，地面可见积雪。
冬至，270°，12月21——23日，北半球白天时间最短，黑夜时间最长，黄河流域寒冷的冬天来临。
小寒，285°，1月5—7日，黄河流域进入冬季严寒，霜冻凛冽。
大寒，300°，1月20—21日，黄河流域一年中最冷的时候，冷到极点，天寒地冻。
三、节气日期速算公式
为便于对二十四个节气进行记忆，介绍一首《二十四节气歌》：
春雨惊春清谷天，夏满芒夏暑相连。秋处露秋寒霜降，冬雪雪冬小大寒。
每月两节不变更，最多相差一两天。上半年来六廿一，下半年是八廿三。
歌中“上半年来六廿一，下半年是八廿三”的意思是说，上半年各节气的日期分别出现在各月6日、21日前后，下半年各节气的日期分别出现在各月8日、23日前后。二十四节气日期速算法有一个通式寿星公式——[Y×D+C]-L。其中：Y=年份的后2位数，D=0.2422，L=闰年数，[ ]为取整数符号，C=依节气和世纪而变的系数。计算本世纪各节气的日期时，立春的C =4.475，立夏的C=5.52，立秋的C=7.5，立冬的C=7.438，等等。例如：
2012年立秋日期=[12×0.2422+7.5]-[12/4]=10-3=7，8月7日是2012年的立秋日。
2088年立秋日期=[88×0.2422+7.5]-[88/4]=28-22=6，8月6日是2088年的立秋日。
节气的日期在阳历中是相对固定的，譬如立春总是出现在阳历的2月3日至5日间。节气在农历中日期却不大好确定，差异很大，以立春为例，它最早可在上一年的农历十二月十五，最晚可在正月十五。目前的农历既不是阴历也不是阳历，而是阴历与阳历结合的一种阴阳历。农历存在闰月，每一年的天数相差很大，为了规范每年天数，农历的天干地支纪年每年的第一天始自立春。2012年2月4日立春，壬辰年也就是龙年始自2月4日，农历为正月十三。假如一位婴儿出生在今年的正月十三以前，这位婴儿不应该属龙，而应该是属兔。电视台欢度春节时，总是在除夕子夜时钟敲响0点时说已经进入什么年了，这是不对的。
四、历法与气候上的季节差异
因为地球自转的轴线与黄道面夹角基本恒定，才有了地球上的春夏秋冬。假设地轴与黄道面是垂直的，地球上是不可能有春夏秋冬之分的，譬如太阳系中的木星自转轴与公转平面的夹角是86.87度，造成了木星上没有分明的四季变化。假设地轴与黄道面没有夹角，地球上更不可能有春夏秋冬之分，譬如太阳系中的天王星自转轴几乎倒在它的轨道平面上，因此当天王星的半个球面是夏季时，它的一个极点几乎直对着太阳，而另外半个球面完全处于黑暗的冬季之中，这是一个奇怪的现象。太阳系中的金星更是奇怪
