三元九运源自天文。中国古人通过长期观测发现，当月亮与太阳系的几个行星较集中地出现于天空中某个区域时，地球上与之相对应的区域的天气就会出现较平常更为剧烈的变化。还有，月亮在周地运动时过与地球形成的升降交点时，其交点对应的区域往往也有同样的现象。还有，当土星与木星相会而处于一条直线时，地球上往往会发生一些重大的地质灾难和自然灾难，人们的行为也会出现某种明显的异常反应。再有，每当太阳系的九大行星同处于太阳的一侧而分布在一个小的扇面内而形成“九星连珠”时，地球上也会有同样的现象。
所以把握星星们的出没规律非常重要。为此，中国古人创制了一套独特的坐标系统。其中运动经度圈系统是十二地支，由十二次与十二辰组成，它们是天赤道圈与六个经度圈垂直相交出的十二个等分点。十二次，是把黄赤道带的天区自西向东划为十二个部分，它主要用来观测五星以及日、月的位置及运动。十二次还和二十四节气相对应。十二辰，是沿天赤道从东向西将周天等分为十二个部分，各辰以十二地支命名。“辰”本意指日、月的交会点，所以它主要用来搞定夏历一年十二个月的初一时太阳所在的位置。
有了经度还要有纬度。我们知道，地球周日运动的同时有自转，而且还做着由南到北再由北到南的来回运动，来回的两条边界即是南北回归线。如果视地球相对静止，则这相当于地球绕太阳旋转的黄道圈在做基于一个固定中轴的“往复且左旋进动”的运动，所以站在地球上看那些星星，会发现它们也在做相对于地平面的同样的运动。众星中木星的运行最“规矩”，它差不多十二年回到同一经度、十年回到同一纬度。所以以它为星星们的维度周期运动“标准”，将黄道圈等分为十份，这即是十天干。换言之，十天干是一个运动纬度圈系统。
利用十二地支经度圈系统与十天干纬度圈系统这套巧夺天工的“双圈坐标系”，中国古人洞悉了一系列“天机”。比如，土星与木星每二十年相会一次；土星、木星与水星每六十年在一条直线上相会一次；每一百八十年，太阳系的九大行星会同处于太阳的一侧；每五百四十年所有的星星全部回到原来的位置，等等。基于这些“天机”，中国古人创立出“三元九运”体系：以五百四十年为一个“大元”，一个大元分为三个一百八十年的“正元”；每个正元又分为上、中、下三个六十年的“元”；每“元”再分为三个二十年的“运”，即上元一运、二运、三运，中元四运、五运、六运，下元七运、八运、九运；每运再分为一白、二黑、三碧、四绿、五黄、六白、七赤、八白、九紫九个更小的周期。由于十天干、十二地支同时与天区、地域相对应，所以“三元九运”实际上揭示了地球上季候、天气、动植物等自然资源540年、180年、60年、20年以及9年等五个层次的周期变化规律，进而也揭示了人类的政治、经济、社会乃至文化等等各个方面五个层次的周期变化态势。
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