实。中国古代的天文观测家不会不注意到这个事实。我们仔细分析《天官书》的文字描述，发现其中有着某种恒星亮度概念的雏型。
《天官书》中注意到恒星的亮暗问题，它用五种文字描述来反映恒星的明亮程度。虽然《天官书》并未给出这五种描述文字的严格定义，因而它们彼此间的界限是很难划清的，但是，从总体来看，它们之间的区别还是可以分辨的。
第一种描述是“大星”。被称之为大星的，在介绍全体星官的那部分文字中共有10 颗，其中9 颗已被证认出来，它们是（按通用古星名、通用国际名、星等数值排列）：心宿二（天蝎座α，1。22 等）
南门一（半人马座β，0。86 等）
南门二（半人马座α，0。33 等）
轩辕十四（狮子座α，1。34 等）
毕宿五（金牛座α，1。06 等）
天狼（大犬座α，—1。58 等）
南极老人（船底座α，…0。88 等）
北落师门（南鱼座α，1。29 等）
河鼓二（天鹰座α，0。89 等）
这9 颗星中最暗的是轩辕十四，但也有1。34 等，即，仍是属于现今所谓一等星的范围。如计算这9 颗星的平均星等，则为0。51 等。
至于第10 颗星，司马迁称之为将位，它的位置应在今所谓后发座的范围内。但这个星座内没有什么亮星。一般认为，将位星即后世所谓的“郎将”星。但此星星等只有5。07 等，这就不但不是一颗亮星，简直是一颗很暗弱的星了。然而，从前面9 颗星的分析可知，司马迁的大星称号不是胡写的。我们只得认为，也许必须用现代天文学的方法来研究这一天区有无恒星亮度变化的问题。
此外，在介绍金星颜色变化的一段文字中，还谈到一颗“奎大星”。奎宿一共16 颗星。这颗奎大星，后称奎宿九，即仙女座β星，星等为2。37 等。它与前述9 颗大星相比至少暗了1 个星等。因为一个星官中常常不止一颗星，为了称呼其中的某一颗星时，古人常常不得不借助于该星在整个星官中的位置或该星与其他星的亮度比较。前者如称“参左肩”、“参右肩”之类；后者如称这颗“奎大星”。细察全天星官部分中介绍的大星，大多是与全天其他星官比较而言的，与奎大星这种主要就一个星官范围内而言的大星意义有所不同。加之，奎大星之称并不在介绍全天星官的那部分文字中出现。因此，我们不认为“奎大星”应属于前述10 颗全天范围内的大星之列。话说回来，即算把“奎大星”也计算在内，则也不过把大星的平均星等增到0。69 等而已，就平均数而言影响不大。
第二种描述是“明者”。只有一颗星有这称谓，即“北极”星官四颗星中最亮的一颗。今称帝星，小熊座β星，星等2。24 等。
第三种是没有任何描述的一般星。《天官书》中记的全天星官共约500多颗星。其中绝大部分未加亮度描述。这些无描述的星中有亮到2 等以上的，乃至象织女星这样很亮的星；也有暗到5 等以下的星；不过，其中大多数是3—4 等左右的星。
第四种描述是“小星”。明确被这样描述的有三颗星：轩辕御者（狮子座31，4。58 等）
长沙（乌鸦座x ，4。42 等）
附耳（金牛座92，4。85 等）
另外还有紫觿三星（猎户座、、） l j j 1 2 ，被称为“小三星”。这个“小”字也可理解作指所占范围小。但如果也理解作指亮度小，则6 颗星的平均亮度为4。42 等。如果不计这“小三星”，则三颗小星的平均亮度为4。62 等。第五种描述是针对最暗的星的，称为“若见若不”。这种描述只对“阴德”三星用过。这三颗是天龙座10 号星和南京大学《全天恒星表》（1972年出版）中的11880 号和11686 号两星。它们的星等分别为4。77 等，5。70等，6。66 等。其中第一颗星不难看到，第二颗就较难看到，第三颗星则必须有很好的目力，在很好的天气条件下才能看到，故此司马迁称这一星官是“若见若不”。这三颗星的平均星等为5。71 等，也是在常人目力能见的边缘上了。总起来说，司马迁对星体亮度的五种描述大体上可以这么区分：“大星”为1。5 等以上的星；“明者”为2 等左右的星；一般无描述的为3—4 等星；“小星”为4。5 等左右的星；“若见若不”为5—6 等以下的星。尽管这几种描述有交叉，但大体上的区别还是明显的。这种恒星亮度概念发展下去，未尝不可形成一种严格的系统。但很可惜，司马迁开创的事业后世并没有沿着正确的道路予以发展，致使这一工作被埋没了二千多年。
关于变星的观测变星是一种亮度在不断变化的恒星。对变星的研究是现代天文学上的一项重要课题。因为大气现象也能导致人目所见的恒星亮度变化，所以人们对古人遗留下的大量关于恒星亮度变化的记述难以鉴别。但是，有些变星，它的最大亮度在人目可见的范围内，而最小的亮度又在人目不可见的范围，这样忽隐忽现的变星既容易被勤于观测的中国古代天文工作者所发觉，而我们后人也容易对之进行鉴别。《天官书》就有几处记述了这类变星隐现现象：“贱人之牢。其牢中星实则囚多，虚则开脱。”
“（天）市中星众者实，其虚则耗。”
“三柱。柱不具，兵起。”
所谓“贱人之牢”，主要包括北冕座的半圆形部分，其中有三颗变星R、S 和T 星。变幅分别为5。8—12。6 等、6。1—12。0 等以及2—9。5 等，都是变化在可见与不可见之间的变星。唐代张守节在《史记正义》中注解这一段时写道：“牢口一星为门，欲其开也。。。一星不见有小喜，二星不见则赐禄，三星不见则人主德令且赦。”撇开这些星占话语不谈，其中谈到正好是三颗星有不见的现象，而北冕座T 星又正好在半圆形的边上，符合“牢口一星为门，欲其开也”的话。可见，司马迁说的星实，即是指R、S 和T 三星的出现；星虚，则是指它们的隐没。
“天市”，司马迁说的是四颗星，它们是蛇夫座α、κ、ν三星及巨蛇座η星。这四颗星的范围内有蛇夫座U 及RS 变星两颗，变幅分别为5。8—6。5等及5。3—12。3 等。它们当是司马迁“星众”、“（星）虚”之说的实际内核。
“三柱”是指“五帝车舍”（后世称“五车”）五颗星范围内的三组星，每组三颗星，都是成尖锐的小三角形。其中西北方一柱为御夫座x e h 、、、三颗星。e x 和均为变星，e 的变幅为5。0—5。6 等。在天气条件较差的情况下，e 是有可能看不见的。这时就可以说是“柱不具”。
总之，司马迁观测到并记下了多颗变星。这项成就在当时世界上是不多见的。
对奇异天象的介绍和记录所谓奇异天象，这里是指并不经常出现的，古人因不明其本质而对它有神秘感的天象，其中包括各种彗星、大流星、陨石、新星和超新星、极光，以及一些大气光学现象。对于这些天象，古人起了各种各样的名字。单单看这些名词，现代人已难知它们究竟是什么。而这些长达几千年的天象记录却是当代天文学研究极感兴趣的对象，因为许多天象的规律性只有在很长的时期才能充分显示出来。所以，人们必须求助于古人对天象的具体描述和介绍。在全面介绍这些奇异天象的古书中，《天官书》是最早的一部（虽然马王堆汉墓出土的帛书《天文气象杂占》比《天官书》时代更早，但其中只有图像，而文字却全系星占条文，并无天象本身的描述，除了彗星外，其他是很难判别的。另外，在《开元占经》中虽有一些石氏和甘氏的有关片断，但它们是否都是战国时代石申、甘德的遗文，还很难说）。
《天官书》记载的奇异天象名称共有20 多个。从对它们的具体描述来看，大体上有以下几类：1。彗星《天官书》中记有天欃、彗星、天欃、天枪四，那都是具有直而长的彗尾的彗星。有蚩尤之旗，那是尾巴特别弯曲的彗星。有五残星，那是有五条彗尾的彗星，等等。
2。大流星和陨石有的大流星，由于气流的影响，它的余迹会发生扭曲变化，人目看来就好象蛇行一样，称之为枉矢。有的流星体很大，它们能进入到低层大气，形成火流星，最后堕入地面，造成很大的陨石坑，陨石形如狗，因称之为天狗。有的火流星未堕到地面就爆炸毁灭了，如果它们发生在白昼，人们看不到（或注意不到）它们的亮光，而只听见它的爆炸声，这就是《天官书》中说的天鼓。关于一般堕落地面的陨石，《天官书》称为坠星。
3。极光《天官书》中记载了多种极光现象。烛星：一种象火炬形状的极光。卿云：若烟非烟，若云非云，是一种无定形的弥散光面型极光。天开：在黑夜的天幕上突然出现一条光带，好象天开裂了一样。还有归邪、旬始等，都是各种形状的极光。
4。黄道光《天官书》关于格泽星的描述就是一幅黄道光图像的写照：“如炎火之状，黄白，起地而上，下大上兑（锐）。”在太阳系中存在许多尘埃粒子，它们主要分布在黄道面及其附近。太阳光照在这些尘埃粒子上，再反射出来，被人们观测到，就成为黄道光。它的图像就如上述格泽星的描述。因为它很微弱，所以很难观测。西方是在十七世纪由法国天文学家开始观测的。因此，司马迁在公元前一世纪的描述不能不使人感到惊奇。
5。新星和超新星它们绝大多数是原来暗得肉眼不可见的恒星，忽然亮度增加几千乃至几万倍，人们就看到天上新出现了一颗星，因称新星。有的会增亮几千万乃至几亿倍，就称为超新星。新星和超新星的亮度后来又慢慢降下去，逐渐消失不见。古人因称之为客星。有的客星很亮，受大气衍射的作用，看上去好象射出许多光芒，古人因而又称为孛星。这两种名称在《天官书》里都有记载①，但奇怪的是未作定义性描述。由于彗星也具有出现后又消失的现象，有极少数彗星也会向四周所有方向喷射出气体，因此古人也把彗星称为客星或孛星。精细如司马迁，居然未能从运动或不运动来区分彗星和新星、超新星，这是非常遗憾的事。
除了上述这些奇异天象名称的介绍外，《天官书》中也有一些天象的记录。但这些记录极为粗略，无法具体确定其发生的日期乃至年份。从这一点来说，《天官书》的意义不是提供了宝贵的历史记录，而是开创了一个在纪传体史书中有专门篇幅保存天象记录的先例（至于准确的天象记录则在《史记》的一些本纪和年表中有所记载）。
对太初历工作的作用、贡献和批评太初改历是由司马迁发起的。他也参与了安装仪器、进行观测的工作。
可是最后实施的是邓平、洛下闳的太初历，而这种历法与《史记·历书》中所记的《历术甲子篇》是完全不同的。《历术甲子篇》中所记的，是一种四分历。它的基本数据是一回归年的时间为3651 4日（因而称为四分历），一朔望月的时间为29499940日。邓平等人的太初历，其基本数据则为一朔望月时间为294381日，一回归年时间为3653851539日。化成十进制小数就可知道，这两组数据十分相近，而以四分历为略优。司马迁的拒绝太初历，是有一定道理的。
但是，司马迁在历法问题上有他的缺点。为了强调这次改历的历史意义，使汉武帝的统治获得一种神圣性，他和一些同事把历法时刻所在的年名加以改动，称为焉逢摄提格，用干支来表示即为甲寅。这个年名得到汉武帝的批准，在改历诏书中予以发布。然而，按实际的年名，当时应该是丙子年。改① 不过，《天官书》把孛星写成茀星。
为甲寅，一下断开了38 年，给历史记载和推算添加了种种麻烦。这使最早奉命改历的人发生意见分歧，导致有人上疏“不能为算”的一个可能的原因。不管怎么着，后来邓平等的太初历并未采用这个年名，使纪年保持了连续。从这一点来讲，邓平是对的。
在天文学思想方面的贡献司马迁要“究天人之际”，这就是要研究天和人间的兴亡治乱之间的关系。
古代统治阶级认为，天是有意志的，它主宰着人间的命运，帝王则是受天之命来统治人民的。天通过天上的各种现象来警示地上的帝王臣民：人间将要发生何种大事了。至于何种天象将预示何种人间大事，则是中国古代星占术研究的内容。天和人间两者有着神秘的关系，这种关系古代称之为“天数”。历代帝王设立了官方的天文机关，其职责之一就是要监视天象，以猜测天的意向。司马迁本人当过多年的官方天文机关的负责人——太史令。他自认他的家族世代是传“天数”的，他的祖先是重、黎、羲和，都是星占家兼天文学家。司马迁本人也不可能跳出这种阶级的和社会的局限，他也相信星占术。他的《史记·天官书》中充满了星占术的语句。这是时代使然，也不足怪。
然而司马迁却并不受星占术所束缚。在他研究天人关系的过程中常常发现客观的天文现象和以往星占家所传的条文有明显的矛盾，在这样的时候，司马迁并不怀疑客观现象的真实性，而是宁可对星占术作出局部的否定。作为太史令，司马迁有条件掌握历代遗存的天象记录和人事史料。仔细研究了这些材料后，他发现，过去的许多星占术文是靠不住的。他说：“幽、厉以往尚矣，所见天变皆国殊窟穴，家占物怪，以合时应，其文图籍 祥不法。”“近世十二诸侯、七国相王，言从衡者继踵，而皋、唐、甘、石因时务论其书传，故其占验凌杂米盐。”这就是批评这些星占家们并没有固定的原则，而是见风使舵，“以合时应”，“因时务论其书传”。这一来就降低了星占家们“通天”的神圣形象。
作为历史学家，他研究史料的结果认为，“国君强大有德者昌，弱小饰诈者亡”①。这个思想就突破了天命的观念，强调的是国君的行为对国家兴亡的作用。由此他提出，在见到天变之后，�