天象观测
在天文星象上，北极星位于地球地轴的北端，在北斗七星中的天璇与天枢连线的五倍延长线上。由于地球的自转，而北极星正好处在天球转动的轴上，所以相对不动，而在轴边上的北斗星看起来就象围绕着北极星转一样，这就产生了“斗转星移”。北极星是出现在天空北部的一颗亮星，距地球北极很近，差不多正对着地轴，从地球上看，它的位置几乎不变。航海和旅行的人常靠它来辨别方向。因为北斗星围绕北极星转动，因此北斗星亦用来辨方向，定季节。人们可以根据初昏时北斗星斗柄所指的方向来决定季节：斗柄指东，天下皆春；斗柄指南，天下皆夏；斗柄指西，天下皆秋；斗柄指北，天下皆冬。同样，也可以根据北斗星斗柄所指十二辰中的不同位置来确定十二月份。
北极星被认为是帝星，称为“天帝”。《说卦传》曰:“帝出乎震，齐乎巽，相见乎离，致役乎坤，说言乎兑，战乎乾，劳乎坎，成言乎艮。万物出乎震，震东方也。齐乎巽，巽东南也。齐也者，言万物之絜齐也。离也者，明也，万物皆相见，南方之卦也。圣人南面而听天下，向明而治，盖取诸此也。坤也者，地也，万物皆致养焉，故曰致役乎坤。兑，正秋也，万物之所说也，故曰说言乎兑。战乎乾，乾，西北之卦也，言阴阳相薄也。坎者，水也，正北方之卦也，劳卦也，万物之所归也，故曰劳乎坎。艮，东北之卦也，万物之所成终而所成始也，故曰成言乎艮。”《说卦传》指出了方位和后天八卦乃至《易经》的关系，也指出了北斗七星斗柄所指方向和时间的关系。
历法纪元
干支主要用于历法纪元。原始干支即“摄提”，又名“太岁”。太岁在甲曰阏逢，在乙曰旃蒙，在丙曰柔兆，在丁曰强圉…；在寅曰摄提格，在卯曰单阏，在辰曰执徐，…在子曰困敦，在丑曰赤奋若。（语出《尔雅·释天》）。这套岁纪摄提影响深远，后世用于历法、术数、计算、命名等各方面（北宋时编撰的官方正史著作《资治通鉴》就以这套干支术语纪元）。在传承发展中后世把这套摄提纪术语简化为一个字的干支名。岁纪摄提（原始干支名）与简化后的干支在《尔雅》与《史记》等著作中均有对照关系的记载。
在早期观象授时时代，依据斗转星移定岁时，斗柄顺时针旋转一圈，谓之一岁（摄提）。北斗星循环旋转，斗柄回寅，乾元启运，时回新春。天维建元，是从寅开始的，如《淮南子·天文训》收录：“帝张四维，运之以斗，月徙一辰，复返其所，正月指寅，十二月指丑，一岁而匝，终而复始”。北斗星的斗柄从指向正东偏北方位的“建寅”之月为起始，然后顺时针方向旋转，循环往复；岁末十二月指丑方，正月又复还寅位，终而复始，新的一个轮回由“斗柄回寅”的立春岁首开启。天干地支在中国古代主要用来纪年、纪月、纪日、纪时等。
序数、评级和分类
天干地支的主要序数功能被一二三四等数字取代之后，人们仍然用它们作为一般的序数字。尤其是甲乙丙丁，不仅用于罗列分类的文章材料，还可以用于日常生活中对事物的评级与分类。在有机化学的命名中，1-10个碳原子的化合物用天干命名，如甲烷（1个C原子），乙烷（2个C原子），丙烷（3个C原子）以此类推……又比如乙烯（2个C原子），丁烯（4个C原子）。
理学、医学、风水、术数和命理学
在阴阳五行理论中，干支按其顺序分为阴阳，逢单数属阳，逢双数属阴。天干的甲、丙、戊、庚、壬，地支的子、寅、辰、午、申、戌为阳数；天干的乙、丁、己、辛、癸，地支的丑、卯、巳、未、酉、亥为阴数。在这个基础上，根据相生相克的理论，推算人事的和谐、兴衰、冲突及其生灭。
天干地支这样一些符号被赋予了丰富的神秘的文化内容，是了解古代中国人思维习惯和生活方式的重要材料。干支历依旧流行于万年历等书，用于象数、风水和命理学中。
与五行的关系
地支与五行
子（鼠）属阳水，北方；亥（猪）属阴水，北方。
寅（虎）属阳木，东方；卯（兔）属阴木，东方。
午（马）属阳火，南方；巳（蛇）属阴火，南方。
申（猴）属阳金，西方；酉（鸡）属阴金，西方。
辰（龙）、戌（犬）属阳土，中央；丑（牛）、未（羊）属阴土，中央。
天干与五行
甲为栋梁之木，乙为花果之木，甲乙东方木。丙为太阳之火，丁为灯烛之火，丙丁南方火。
戊为城墙之土，己为田园之土，戊己中央土。
庚为斧钺之金，辛为首饰之金，庚辛西方金。壬为江河之水，癸为雨露之水，壬癸北方水。
干支与生肖的关系
干支纪元法，用“十天干”和“十二地支”两两搭配，来表示年、月、日的序号，六十年一循环周期。为了便于民间百姓记忆，古人还专门设计了12种动物（“十二生肖”）与“十二地支”互相搭配。十二生肖对应十二地支，每一生肖表示一岁。
十二生肖是十二地支的形象化代表，即子（鼠）、丑（牛）、寅（虎）、卯（兔）、辰（龙）、巳（蛇）、午（马）、未（羊）、申（猴）、酉（鸡）、戌（狗）、亥（猪）。随着历史的发展逐渐融合到相生相克的民间信仰观念，表现在婚姻、人生、年运等，每一种生肖都有丰富的传说，并以此形成一种观念阐释系统，成为民间文化中的形象哲学。
十二生肖对应十二地支，属干支历范畴，干支的历元是立春。不同历法有不同的历元，如用其它历法的历元作为干支的历元是错误的。十二生肖是十二地支的形象化代表，每一生肖均对应着相应的地支，生肖转换以立春为界。
干、支的五行属相
01甲子金鼠02乙丑金牛03丙寅火虎04丁卯火兔05戊辰木龙06己巳木蛇07庚午土马08辛未土羊09壬申金猴10癸酉金鸡11甲戌火狗12乙亥火猪
13丙子水鼠14丁丑水牛15戊寅土虎16己卯土兔17庚辰金龙18辛巳金蛇19壬午木马20癸未木羊21甲申水猴22乙酉水鸡23丙戌土狗24丁亥土猪
25戊子火鼠26己丑火牛27庚寅木虎28辛卯木兔29壬辰水龙30癸巳水蛇31甲午金马32乙未金羊33丙申火猴34丁酉火鸡35戊戌木狗36己亥木猪
37庚子土鼠38辛丑土牛39壬寅金虎40癸卯金兔41甲辰火龙42乙巳火蛇43丙午水马44丁未水羊45戊申土猴46己酉土鸡47庚戌金狗48辛亥金猪
49壬子木鼠50癸丑木牛51甲寅水虎52乙卯水兔53丙辰土龙54丁巳土蛇55戊午火马56己未火羊57庚申木猴58辛酉木鸡59壬戌水狗60癸亥水猪
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