中國傳統天球赤道坐標系。紅色為天赤道圈，綠色點為距星，藍色點為北天極。計算橙色天體的位置時，用「入宿度」（綠色扇形的角度）表示赤經，用「去極度」（藍色扇形的角度）表示赤緯
二十八宿體系本質上就是一個球坐標系（r, θ, φ），只是方位角φ並不是固定從x軸開始計算，而是設置二十八個標準點，即二十八宿距星
儘管「二十八」與月亮有關，但二十八宿的建立並不只是為了單獨記錄月亮的運動位置，也因此並不是簡單地將天空平均分成二十八份。實際上，每一宿所占跨度的差別非常之大。這麼做的目的是選擇二十八顆星作為標準點，由此建立一個完整的周天星座坐標體系，從而可以進一步認識太陽和月亮的相對關係，了解日、月、行星的運動。[2]:262-263
最終，中國古人約在戰國時建立起了二十八宿體系。這是一個赤道坐標系統，以天赤道為平面，用赤經和赤緯來定位天體的位置。赤緯用「去極度」表示，也就是天體到北天極的角距離。赤經則用「入宿度」表示，也就是天體與其西側第一顆標準星的赤經角度差。這樣用來比較和計算赤經的標準星稱為「距星」，共計二十八顆，其所屬的星座就是二十八宿。距星和距星之間的赤經差稱為「距度」。[3]:10-11雖然該體系以赤道坐標系統為基礎，但所選擇的二十八宿大約只有一半接近赤道，另一半則接近黃道，說明當時還沒能真正區分赤道和黃道。[4]:85-86
二十八宿和距星列表
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中國古代星象圖
四象廿八宿概念圖（鏡面反射，北面在上，東面在左）
元《事林廣記》中的二十八宿圖，該圖將二十八宿分成四象
漢武帝時，鄧平等人制訂《太初曆》，統一了二十八宿及其距星，並一直沿用到元代，列在下方表格中。從《崇禎曆書》開始，距星都以「某宿一」命名。明清時期，奎、觜、參的距星發生了調整，奎宿二、觜宿二、參宿三是變動後的現在名稱。[4]:89,92[5]
二十八宿及其距星[4]:94-133
四象
星官/星座
距星
名稱
名稱由來
又名
名稱
西名
東宮蒼龍
角（jiǎo，ㄐㄩㄝˊ）
像龍的角
角宿一
室女座α
亢
像龍的咽喉，頸部
亢宿一
室女座κ
氐（dī，ㄉㄧ）
像龍的前腳或者骨架以及四肢
天根
氐宿一
天秤座α
房
像龍的腹房
天駟
房宿一
天蠍座π
心
像龍的心臟
心宿一
天蠍座σ
尾
像龍的尾巴
尾宿一
天蠍座μ
箕
像簸箕
箕宿一
人馬座γ
北宮玄武
斗（dǒu，ㄉㄡˇ）
即南斗六星，像斗勺
南斗
斗宿一
人馬座φ
牛
本指今河鼓三星，即牽牛星
牛宿一
摩羯座β
女
本指今織女星
婺女
女宿一
寶瓶座ε
虛
像房屋的基礎，「虛」即「墟」
虛宿一
寶瓶座β
危
像高高的屋頂，「危」即「高」
危宿一
寶瓶座α
室
像正方形的房間（室、壁本屬一宿，現在室宿只剩西牆）
營室西壁
室宿一
飛馬座α
壁
像房間東側的牆壁
東壁
壁宿一
飛馬座γ
西宮白虎
奎
像人的骨盆，「奎」即「胯部」亦指西方屬陰
奎宿二
仙女座ζ
婁
象徵大司馬，「婁」指招攬聚眾
婁宿一
白羊座β
胃
象徵倉庫，用胃臟來比喻
胃宿一
白羊座35
昴（mǎo，ㄇㄠˇ）
像矛和矛頭上的纓髦
昴宿一
金牛座17
畢
像捕獸的網
畢宿一
金牛座ε
觜（zī，ㄗ）
像老虎的嘴，「觜」通「嘴」
觜觽
觜宿二
獵戶座φ¹
參（shēn，ㄕㄣ）
指三星，「參」即「叄」
參宿三
獵戶座δ
南宮朱雀
井
像一口井
東井
井宿一
雙子座μ
鬼
鬼宿被認為主喪祠之事
輿鬼
鬼宿一
巨蟹座θ
柳
像垂柳
咮
柳宿一
長蛇座δ
星
原名「七星」，由七顆星組成
七星
星宿一
長蛇座α
張
像拉開弓，張弓
張宿一
長蛇座υ¹
翼
像鳥的翅膀
翼宿一（英語：Alpha Crateris）
巨爵座α
軫（zhěn，ㄓㄣˇ）
像車子
軫宿一
烏鴉座γ
星宿的調整
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在歷史上，二十八宿具體包含哪些星座，以及各宿的距度、距星、次序，都曾經發生過變化。唐代《開元占經》中保留了據說為戰國石申所觀測的古距度，其數值跟甘肅天水放馬灘戰國秦墓出土的簡牘、安徽阜陽雙古堆漢初汝陰侯墓出土的圓盤上的距度非常接近，而跟漢代以來的距度有較大差別，表明西漢時期曾對距星進行過大規模的調整和統一。《史記·律書》中記錄了另外一套可能繼承自戰國甘德的二十八舍系統，其中沒有斗、觜、井、鬼，而有建星、罰、狼、弧，可能是更為古老的體系。[4]:88-91[6]:78-81甘德二十八舍系統相對石申的二十八宿系統，分布更加平均，所以也有可能是原始二十八宿調整後的結果。[7]
變動的原因之一在於歲差。由於歲差的作用，二十八宿之間的距度會發生緩慢的變化，加上二十八宿並非均勻分布，相互之間有近有遠，所以某兩顆非常靠近的距星之間的距度可能會變成負數，相對位置互換。例如13世紀之後，觜宿的距星（獵戶座φ¹）和參宿的距星（獵戶座δ）的赤經順序前後調轉。明末清初的耶穌會傳教士發現這一點後，更換了觜宿和參宿的順序，從觜前參後變為觜後參前，卻遭到了相當激烈地反對。最終，乾隆十七年（1752年），通過將觜宿的距星改定為獵戶座λ，參宿的距星改為獵戶座ζ，恢復了觜前參後的傳統。原先的兩顆距星則變為觜宿二和參宿三。[5]
另一個原因是，古人可能最初很自然地選用天空中比較亮的星星作為距星，但這些亮星可能離赤道很遠。後來，在二十八宿觀測體系逐漸完善的過程中，改用略暗、但處於赤道/黃道帶上的恆星作為距星。如甘德二十八舍系統中有天狼星，後來改為井宿。汝陰侯墓圓盤上，心宿的距星為今心宿二，畢宿的距星為今畢宿五，參宿的距星為今參宿四，後來都不再採用。[8][2]:268,272
起源時間
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關於二十八宿的起源時間，眾說紛紜。古人可能很早就發現了黃道帶或赤道帶附近的個別亮眼的恆星和星座，但這不等於已經形成了黃道帶或赤道帶或二十八宿的整體概念。[2]:264整體的二十八宿在文獻中最早出現於《周禮》中的「二十有八星」。完整的星名最早見於《呂氏春秋》。出土文物中較古老的則是曾侯乙墓中繪有二十八宿星圖的漆器箱蓋，時代約在戰國初期。[9]:10 [6]:9,11,13-13
從天文學計算來推測，則可以將二十八宿體系的創立年代追溯得非常早。二十八星宿中的黃道星宿今天仍在黃道帶上，赤道星宿則由於歲差的存在，已經不再位於赤道帶上。根據馮時的計算，赤道星宿與赤道帶符合得最為理想的時間是公元前35世紀至前30世紀。[2]:265竺可楨發現，牛宿和女宿原來指的是牽牛星和織女星，雖然現在織女星的赤經在牽牛星之前，但二十八星宿中卻是牛宿先於女宿。[10]牽牛星和織女星赤經順序對調的時間約在公元前36世紀至前30世紀之間。[2]:268