我国古代天文学家在观测包括月球在内的天体变化中，获得了大量科学成果。东汉科学家张衡创造了世界上最早利用水力转动的浑天仪。

1. 古人观月与历法

历法是根据天象变化的自然规律来计量较长的时间间隔，并判断气候变化和预测季节来临的法则。月相的变化非常明显，是一种很好的天然历法。几乎所有的文明古国都曾把月相的变化作为制定历法的依据。根据月相圆缺变化的周期（即朔望月）制定的历法称为阴历； 根据地球围绕太阳的运转周期（即回归年）制定的历法称为阳历。

中国历史上记载最早的成文历法是春秋末年的四分历，它是当时世界上最先进的历法。四分历确定一年的长度为365.25日，每19年设置7个闰年，这是当时世界上采用的最为精确的数值。闰年多加出1个月，为13个月。这样的历法既反映了月亮的圆缺，也与随阳历而来的气候冷热变化相适应。这样就使阴历一年的长度和阳历一年的长度基本上对齐，这样的历法既不是纯然的阴历，也不是纯然的阳历，它实际上是阴阳合历，简称阴阳历。我国现在使用的农历就是这种阴阳历。古希腊人在160多年之后才发明采用设置闰月的方法来协调阴、阳历之间的长度。南北朝时期，我国杰出的天文学家、数学家祖冲之吸取前人的成功经验，提出了391年设置144闰的新闰法，这是当时世界上最为精密的历法，称为《大明历》。

小知识 星期的来历

星期是公历中一种特殊的记日方法，它以七天为一个周期，循环往复，无穷无尽。星期的制定也和月相的变化有关。月相按照圆缺变化周期循环，而月貌每七日一变化，天空中再没有别的天象变化有这样显著。星期可以根据月亮的月相推算出来，这就是一月两弦四相、每相七日的天然计时单位。

星期记日的方法早在公历产生以前就为人们所使用了。在古罗马时期，历法就有“七日一周”的算法。至公元321年，君士坦丁大帝于3月7日正式公布，“七日一周”成为定制，逐渐成为国际惯例。我国古代历法把二十八宿按日、月、火、水、木、金、土的次序排列，七日为一周，称为“七曜”，即周日、周一、周二、周三、周四、周五、周六，顺序为日曜日、月曜日、火曜日、水曜日、木曜日、金曜日和土曜日。这种算法与西方历法暗合。

古代埃及和古代中国不用星期制，而以十日为一旬，每月有上旬、中旬和下旬。明朝末年，随着基督教传入我国，星期制也随之传入，现在星期制在全世界流行通用。

2. 伽利略用望远镜观测月亮

公元1608年的一天，荷兰眼镜制造商利伯休的儿子在玩耍中偶然发现，将两块镜片重叠并使其相隔一定远近观看时，可看见远处教堂屋顶原来几乎看不见的小鸟。利伯休受此启发，把两块镜片装在一个铜管的两头，发明了最初的望远镜。

当望远镜从荷兰传入意大利时，引起了伽利略的注意。伽利略用自制的望远镜观测月亮，发现月亮表面是那样的凹凸不平，还分布有很多环形山，伽利略据此绘制了第一幅月面图。虽然从科学的角度看，伽利略手绘的月面图还不够精确，但月面的平原、环形山清晰可见。

3. 从光学到全波段观测月球

在航天技术诞生之前，观测月球的主要手段是天文望远镜。随着望远镜各方面性能的不断改进和提高，月球观测越来越精细，观测波段从光学发展到几乎覆盖整个电磁波谱，望远镜的观测平台从地球一直延伸到太空。

光学望远镜的口径越大，就能反射或折射越多的光线，也就能看到越远、越暗的天体。所以，随着技术的发展，光学望远镜口径越做越大，种类越来越多。与光学望远镜不同，射电望远镜则是用来观测天体射电波段特征的天文望远镜。

除了光学和射电观测，对月球的非可见光天文观测还包括红外观测、紫外观测、X射线观测和γ射线观测等。