時間計量是人們觀察自然現象，不斷總結形成的。

地球繞著太陽公轉，春去秋來、寒暑交替、周而復始，逐漸使人們產生了“年”的概念。這里所說的年，指的是回歸年，古人又稱其為“歲”。《后漢書·律歷志》記載:“日周于天，一寒一暑，四時備成……謂之歲。”四時，指的是四季。顯然，這里的“歲”，就是一種自然時間單位。

另一種引人關注的周期現象，是月亮的圓缺變化，對這種現象的觀察，使得古人產生了“月”的概念。正如宋代沈括所說:“月一盈虧謂之一月。”通過月亮的盈虧確定的時間長度，叫朔望月。朔望月的產生是由于月亮繞地球公轉，而地球又繞太陽公轉這樣綜合運動的結果。由于月亮和地球的運動速度都有周期性的變化，所以朔望月的長度不固定。觀測結果表明，朔望月的長度“有時長達29天19小時多，有時則僅有29天6小時多”。因此，人們平常說的朔望月長度，都是指平均朔望月。

除了年、月以外，人們接觸最多的自然時間單位是日。所謂日出而作、日落而息，就是周日運動對人類生活影響的真實寫照。日升日沒、周而復始，自然會使人們產生“日”這一時間概念。宋代沈括把它形象地稱為“凡日一出沒謂之一日”。這說明“日”這一時間單位，是建立在太陽的周日運動基礎上的。

回歸年、朔望月均以日為單位，所以“日”是古代最基本的時間計量單位。就時間計量而言，僅有自然時間單位顯然不夠。因為無法表示小于一日的短時間隔，為此，古人又制定了一些人為的時間計量單位。時間計量與歷法相結合，便形成了一套自然的計時單位。而傳統歷法的一個基本內容，就是要使歷法上規定的時間單位與大自然提供的時間單位盡量一致，并且在具體安排上與自然單位的天象盡可能相符，這是古代時間計量的一個重要原則。

中國古代普遍采用將一日分為十二時辰的計時制度。這種時制的產生源于古人對太陽運動的認識:既然時間的流逝取決于太陽的運動，那么太陽在空中的方位就可以用來標志時間的早晚，于是，他們把太陽在空中運行軌道均勻分為十二份，每一份對應一個方位，分別用子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥表示。太陽位于不同的方位，就表示不同的時間，這樣就產生了十二時制。十二時制產生時間相當早，《周禮》中有“掌十有二歲，十有二月，十有二辰”之說，即指一年包含十二個朔望月，一日包含十二個時辰。

用十二時制作為時間計量單位，在需要對時間進行精細計量的情況下，仍然顯得太粗糙。為解決這一問題，在古代中國還存在另一種計時制度——百刻制。百刻制源于“滴水計時”的工作原理，古人是通過“漏刻”來實現的。“漏”是指計時用的漏壺，“刻”是指劃分一天的時間計量單位，漏壺計時將晝夜分成一百刻。《隋書·天文志》中曾追述周代的百刻制度:“《周禮》挈壺氏則其職也。其法，總以百刻，分于晝夜。冬至晝漏四十刻，夜漏六十刻。夏至晝漏六十刻，夜漏四十刻。春秋二分，晝夜各五十刻”；“晝有朝，有禺，有中，有晡，有夕。夜有甲、乙、丙、丁、戊。”也就是說，將白天五個時間段分別稱朝、禺、中、晡、夕，黑夜則用甲、乙、丙、丁、戊來稱呼。這樣一天被分成十個時辰和一百刻，而十天合成一旬，這樣刻、時辰、天、旬就是十進制的單位了。
    

呂才漏刻  唐

漏刻計時的百刻制完全不考慮太陽的運動，是一種純粹的人為時間計量單位，它劃分較細，體現了中國古代計時制度向精密化方向的發展。百刻制與天象無關，不便于在天文學上使用。而12時制比較符合天文學上的習慣，但劃分較粗。由于一百刻不是十二的整數倍，使得兩種計時制度相互配合時產生了許多問題，如果將刻數化為時辰來表示，計算起來較繁雜，反之亦然。為此，歷代天文歷算學家們作了許多努力，提出各種設想與辦法。如《漢書·哀帝紀》中記:“建平元年(前5年)，待詔夏賀良等言……漏刻以百二十為度”。師古曰:“舊漏晝夜共百刻，今增其二十……今賀良等重言，遂施行之。”西漢末，雖有夏賀良等提出將一天一百刻改為一百二十刻，但未能延續下去。故《隋書·天文志》中記:“至哀帝時，又改用晝夜一百二十刻。尋，亦寢廢。”至南北朝，梁天監六年(507年)和大同十年(544年)，再分別提出將一天改為九十六刻和一百零八刻。又據《隋書·天文志》中記:“至天監六年，武帝以晝夜百刻，分配十二辰，辰得八刻，仍有余分。乃以晝夜為九十六刻，一辰有全刻八焉。至大同十年，又改用一百八刻。”但是，由于封建制度中因循守舊的陋習，以及受政治上某些因素的影響，上述各種為適應十二時辰而提出改變一天所包含刻數的有效建議，均未能被接受，或只是使用了較短時間就又恢復到百刻制。直至明代末年，歐洲天文學知識傳入中國后，人們再次提出九十六刻制的改革。清初以后，九十六刻制才成為正式的時制。依據九十六刻制，一個時辰合八刻，每刻15分鐘。我們今天所用的時制就源于此。

在時間計量中，對于自然時間單位，古人盡力測出其有特征意義的天文現象發生時刻，由兩時刻之間的間隔來確定這些時間單位的大小；對于人為時間單位，則盡力尋求能夠均勻變化的物質運動形式(例如均勻滴下的水滴、緩慢燃燒的香等)，由之反映出時間流逝。