辽受中原文化的影响，其天文学也有两个主要的分支，一是以历法服务于政权，一是观天象以占吉凶。辽有历之始即采用中原历法，此即天禄元年（947）至统和十二年（994）行用的后晋马重绩所编《调元历》。《调元历》是五代时期较好的历法，但在后晋只行用了5年，而在辽却行用了48年。该历不设上元，以雨水正月中气为气首。它的基础是《宣明历》和《崇玄历》，马重绩称：“以宣明之气朔合崇元之五星，二历相参，然后符合。”①辽圣宗统和十三年（995）又颁用可汗州刺史贾俊所进《大明历》。有些学者认为其法取自祖冲之。这一时期辽、宋历日有所不同，如叶梦得《石林燕语》、张邦基《墨庄漫录》等均记载，苏颂使辽时曾发现宋、辽冬至日先后相差一日。辽《大明历》本文已失传，其内容尚有待于研究。《辽史·历象志》所载，系全文照录《宋书》上的祖冲之《大明历》，这显然是不符合历史实际的。
辽很重视天象，有些天象记事今日看来也很有意义。例如《契丹国志》记载辽天祚帝天庆八年（1118）正月，“是夕，有赤气若火光自东起，往来纷乱，移时而散。”这是与太阳活动关系密切的极光现象，其描述是很生动形象的。1971年在河北宣化发掘一座辽墓，发现该墓室顶部有一幅彩绘星图，星图直径2.17米中央为天极，嵌有直径35厘米的铜镜一面，镜周彩绘莲花，莲花外为日、月、五星及北斗，再外为二十八宿，最外圈绘有黄道十二宫①。黄道十二宫是来自西域的天文内容，但双子座、室女座图形上的人物又着辽服，显示了辽代特点；莲花是佛教装饰；而二十八宿则反映了中国传统文化，以天极为中心的盖图法也是中原传统，因此这是一幅具有多民族色彩的星图。此外，黄道十二宫的名称早已传入我国，但在星图中表现出来，据今所知也以这幅星图为最早。
西夏为党项族所建的政权。夏景宗李元昊之父西平王李德明曾向宋请历，宋真宗将《仪天历》赐颁西夏，至元昊又受赐《崇天历》，可见汉历对西夏有深远影响。西夏仿宋制建有司天监，并颁行过自制历法。《西夏书事》载：“曩霄（元昊）称帝，自为历日行于国中”，可能是参照汉历专门编制的西夏历法。另外，西夏文书、碑文中常有两种纪年：十二生肖纪年和藏历纪年，如有“阳火猴年”的碑刻，因此当时西夏境内可能也有藏历流行，这反映出吐蕃文化在西夏的影响。随着佛教的传播，外来天文知识在西夏也有出现，如西夏字典《蕃汉合时掌中珠》中有黄道十二宫名称，这是来自西域的知识，当然也可能是由中原辗转传入的。
《西夏书事》中还载有不少天象记事，但多用于星占。如1030年“火星入南斗，天子下堂走”。崇宗天仪治平三年（1088）“太白昼见，司天言：不利用兵，梁乙逋不听”。崇宗永安二年（1098）“月犯东井，犯西肩北第二星，太史奏：主兵丧，梁氏不省”等。这些天象观测内容与星占方法，明显地来自内陆。
金在历法方面的成就十分突出。天会十五年（1137）金颁用司天杨级所造《大明历》，“然其所本，不能详究”①，也有人认为，此历依据的是宋代的《纪元历》，经金司天监官员增改而成。后来由于日食预报屡屡不验，诏命司天监赵知微重修《大明历》，大定二十一年（1181）历成。这时翰林应奉耶律履也造了一部历法，称《乙未历》。经过当年十一月望月食的检验，证明赵知微历优于耶律履历和当时行用的杨级历，于是得以颁用。重修《大明历》虽然仍以《大明历》命名，内容却发生了很大的变化。这部历法所用的基本数据相当精密，例如回归年长度为365.24259日，朔望月长度为29.53059日。此外，还创立了等间距三次差内插公式用于历法计算等等。这些都反映出金代天文学家在吸收中原历法的基础上又有所创新和发展。
金对天象的认识也如中原统治者，将天象作为与帝室政事相关的表象。《金史·天文志》称：“金九主，莫贤于世宗，二十九年之间，犹日食者十有一，日珥虹贯者四五。然终金之世，庆云环日者三，皆见于世宗之世。”把与太阳相关的现象与皇帝的贤明联系在一起。金记录天象也颇详，如《大金国志》记载金太祖天辅二年（1119）：“北方有赤气，大三四围，长二三丈，索索如树，西方有火五团，下行十余丈，皆不至城灭。”这则极光记事使人有如目睹，对研究极光现象也是有价值的。
金对司天台的建设很重视。1126年底金人攻破北宋都城汴京，将北宋灵台上的天文仪器掠往北方，后在金中都（今北京）建成规模庞大的司天台，所用仪器就是从汴京搬来的仪器。元初吴师道写过一首《九月二十三日城外纪游》，诗中描述了当时金天文台（清台）遗址的情形：“故桥旧市不复识，只有积土高坡陀。城南靡靡度阡陌，疏柳掩映连枯荷。清台突兀出天半，金光耀日如新磨。玑衡遗制此其的，众环倚值森交柯。细书深刻皇祐字，观者叹息争摩挲。司天贵重幸不毁，回首荆棘悲铜驼……”。尚可在一定程度上反映出当年金司天台的规模及盛况。
① 王振择：《中国最早的假天仪》，见王振择《科技考古论丛》，文物出版社1989年版，第278—286页。
① 《新五代史·马重绩传》。
① 河北省文物管理处等：《河北宣化辽壁画墓发掘简报》，《文物》，1975年第8期。
① 《金史·历志》。
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