日食是人們最關心的異常現象。在夏朝，中國非常重視對天象的觀測，“觀象計時”成為壹項國策。據《尚書·夏樹》記載，夏朝時期，負責觀測天象的官員何未能及時預測日食，以至於當這種日食現象出現時，人們不知道發生了什麽怪事，驚慌失措，亂成壹團。這次日食大約發生在公元前2137年，10年10月22日，是天文學家公認的世界上最早的日食記錄。
彗星是壹種繞太陽運行的雲狀小天體，有壹條長長的尾巴，俗稱掃帚星。中國古代有伯力、耀星等幾十種稱謂。西漢馬王堆彗星圖顯示，中國在2000多年前就有了認真的觀測記錄。約公元前700年，中國甲骨文中已有彗星觀測的記載(出土於河南安陽)。在周期性彗星中，有壹顆明亮的彗星叫做“哈雷彗星”，每75年出現壹次，因英國天文學家哈雷在17世紀發現其軌道而得名。其實這顆星在中國早就被發現了。據《春秋》書記載，“魯文公十四年秋七月，北鬥有星”。魯文公十四年，公元前613年。距今2600年，這是世界上對哈雷彗星最早的記錄。西方對這顆彗星最早的記錄是公元66年，比我國晚了670多年。
流星群是小行星的分散體，它們沿著壹定的軌道圍繞太陽旋轉。當地球接近它們的軌道時，地球周圍的空氣與這些松散的天體摩擦，使它們產生熱量並發光，看起來就像地面上的流星雨。《竹書紀年》載有夏傑十年(約公元前1580)，是世界上最早的流星雨記錄。據《春秋莊公七年》記載:“魯莊公七年，夏四月夜不見星，夜落星如雨。”魯莊公七年是公元前687年，距今已有2600多年。這是世界上最早的天琴座流星雨記錄，也開啟了中國古代對流星雨的觀測和記錄。
太陽黑子是經常出現在光球層的黑斑。它們是最先觀察到的太陽現象之壹，也是太陽活動最基本的標誌。《漢書·五行下》記載，西漢時“和平元年(前二十八年)，三月已過，日出黃，有黑氣，大如錢，居日本中央”。它解釋了太陽黑子的時間、形狀、大小和位置，這已經是2000多年前的事了。這個黑子記錄是世界公認的最早的清晰的黑子記錄。歐洲對太陽黑子的最早記錄是在公元807年，當時被誤認為是水星淩日。
有些星星原本很暗淡，但在某個時刻，亮度突然變大了。亮度增加幾千到幾百萬倍的被稱為新星，亮度增加100到幾億倍的被稱為超新星。之後，它們的亮度逐漸減弱，過了幾年甚至更久，亮度又恢復原狀，仿佛在星空中客串了壹段時間。因此，新星和超新星也被稱為“客星”。在中國，早在殷代甲骨蔔辭中就有新星的記載，古籍中發現的系統記載始於漢代。《漢書·天問誌》記載:“愚鈍元年六月。客串明星在房間裏見。”這是中國最早的新星記錄。這顆新星的出現在公元前134年，中外歷史上都有記載，不同的是西文沒有日期、月份和位置。《後漢書·田》記載:“二年十月，歸海。客串明星從南門出來。大如半宴，五色皆喜。細且小，至次年六月。”這個記錄在公元185年，是世界上最早的超新星記錄。
此外，《漢代編年史》詳細記錄了公元前32年10年10月24日出現的壹次極光，這是世界上最早、最準確的極光觀測記錄。