2009年4月7日星期二

时间与历法

历法总论


  时间长河是无限的,只有确定每一日在其中的确切位置,我们才能记录历史、安排生活。我们日常使用的日历,对每一天的“日期”都有极为详细的规定,这实际上就是历法在生活中最直观的表达形式。

  年、月、日是历法的三大要素。历法中的年、月、日,在理论上应当近似等于天然的时间单位——回归年、朔望月、真太阳日,称为历日、历月、历年。为什么只能是“近似等于”呢?

  原因很简单,朔望月和回归年都不是日的整倍数,一个回归年也不是朔望月的整倍数。但如果把完整的一日分属在相连的两个月或相连的两年里,我们又会觉得别扭,所以历法中的一年、一个月都必须包含整数的“日”。为了生活的便利,学术、理论必须往后站,没办法,只能近似了!

  历法,随着人类社会的不断发展,还会继续改革。如何在精确、方便二者之间找到更好的结合点,过去是、将来还会是历法改革的方向与目标。

  理想的历法,应该使用方便,容易记忆,历年的平均长度等于回归年,历月的平均长度等于朔望月。实际上这些要求是根本无法同时达到的,在一定长的时间内,平均历年或平均历月都不可能与回归年或朔望月完全相等,总要有些零数。因此,目前世界上通行的几种历法,实际上没有哪一种称得上是最完美的。

  任何一种具体的历法,首先必须明确规定起始点,即开始计算的年代,这叫“纪元”;以及规定一年的开端,这叫“岁首”。此外,还要规定每年所含的日数,如何划分月份,每月有多少天等等。因为日、月、年之间并没有最大的公约数,这些看似简单的问题其实非常复杂,不仅需要长期连续的天文观测作为知识基础,而且需要相当的智慧。

  人们想尽办法来安排日月年的关系。在历史上,在世界各地,存在过千差万别的历法,但就其基本原理来讲,不外乎三种:即太阴历(阴历)、太阳历(阳历)和阴阳历。三种历法各自有各自的优缺点,目前世界上通行的“公历”实际上是一种太阳历。


太阴历

  太阴历又叫阴历,也就是以月亮的圆缺变化为基本周期而制定的历法。

  世界上现存阴历的典型代表是伊斯兰教的阴历,它的每一个历月都近似等于朔望月,每个月的任何日期都含有月相意义。历年为12个月,平年354天,闰年355天,每30年中有11年是闰年,另19年是平年。纯粹的阴历,可以较为精确地反映月相的变化,但无法根据其月份和日期判断季节,因为它的历年与回归年实际没有关系。

  从世界范围看,最早人们都是采用阴历的,这是因为朔望月的周期,比回归年的周期易于确定。后来,知道了回归年,出于农业生产的需要,多改用阳历或阴阳历。现在,只有伊斯兰教国家在宗教事务上还使用纯阴历。

伊斯兰教阴历

  “希吉来历”是伊斯兰国家和世界穆斯林通用的宗教历法。亦称“伊斯兰教历”。中国旧称“回回历”,简称“回历”。

  “希吉来”系阿拉伯语之音译,意为“迁徙”。 公元639年,伊斯兰教第二任里发欧麦尔为纪念穆罕默德于622年率穆斯林由麦加迁徙到麦地那这一重要历史事件, 决定把该年定为伊斯兰教历纪元,以阿拉伯太阳年岁首(即儒略历公元622年7月16日)为希吉来历元年元旦。

  希吉来历系太阴历,其计算方法是: 以太阴圆缺一周为一月,历时29日12小时44分2.8秒,太阴圆缺十二周为一年,历时354日8小时48f 33.6秒。每一年的12个月中,6个单数月份(即1、3、5、7、9、11月)为“大建”,每月为30天; 6个双数月份(2、4、6、8、10、12月)为“小建”,每月为29天;在逢闰之年,将12月改大月为30天。该历以30年为一周期,每一周期里的第2、5、7、10、13、16、18、21、24、26、29年,共11年为闰年, 不设置闰月,而在12月末置一闰日,闰年为355日,另19年为平年,每年354日。故平均每年为354日8小时48分。按该历全年实际天数计算,比回归年约少10日21小时1分,积2.7回归年相差一月,积32.6回归年相差一年。该历对昼夜的计算,以日落为一天之始,到次日日落为一日,通常称为夜行前,即黑夜在前,白昼在后,构成一天。

  希吉来历每年9月(莱麦丹)为伊斯兰教斋戒之月, 对这个月的起讫除了计算之外,还要由观察新月是否出现来决定。 即在8月29日这天进行观测,如见新月,第二日即为9月1日,黎明前开始斋戒,8月仍为小建; 如不见新月,第三日则为9月1日,8月即变为“大建”。到了9月29日傍晚,也需要看月,如见新月,第二天就是10月1日,即为开斋节日,使9月变成“小建”;如未见新月,斋戒必须再延一天,9月即为“大建”。 12月(祖勒·希哲)上旬为朝觐日期,12月10日为宰牲节日。该历的星期,使用七曜(日、月、火、水、木、金、土)记日的周日法。每周逢金曜为“主麻日”,穆斯林在这一天举行“聚礼”。

  希吉来历自创制至今14个世纪以来,一直为阿拉伯国家纪年和世界穆斯林作为宗教历法所通用。该历于元世祖至元四年(1267)正式传入中国,后并编撰该历颁行全国,供穆斯林使用。至元十三年后,元朝政府颁行的郭守敬“授时历”及明代在全国实行的“大统历”,均参照该历而制定。回历对中国历法的影响,达400年之久。 中国信奉伊斯兰教的各族穆斯林,至今在斋戒、朝觐、节日等宗教活动中,仍以该历计算为据。

太阳历(上)


  太阳历又称为阳历,是以地球绕太阳公转的运动周期为基础而制定的历法。太阳历的历年近似等于回归年,一年12个月,这个“月”,实际上与朔望月无关。阳历的月份、日期都与太阳在黄道上的位置较好地符合,根据阳历的日期,在一年中可以明显看出四季寒暖变化的情况;但在每个月份中,看不出月亮的朔、望、两弦。

  如今世界通行的公历就是一种阳历,平年365天,闰年366天,每四年一闰,每满百年少闰一次,到第四百年再闰,即每四百年中有97个闰年。公历的历年平均长度与回归年只有26秒之差,要累积3300年才差一日。

现行公历的产生、变化和发展

  目前通行世界的公历,是我们大家最熟悉的一种阳历。这部历法浸透了人类几千年间所创造的文明,是古罗马人向埃及人学得,并随着罗马帝国的扩张和基督教的兴起而传播于世界各地。

  公历最早的源头,可以追溯到古埃及的太阳历。尼罗河是埃及的命根子,正是由于计算尼罗河泛滥周期的需要,产生了古埃及的天文学和太阳历。七千年前,他们观察到,天狼星第一次和太阳同时升起的那一天之后,再过五、六十天,尼罗河就开始泛滥,于是他们就以这一天作为一年的开始,推算起来,这一天是7月19日。 最初一年定为360天,后来改为365天。这就是世界上第一个太阳历。后来他们又根据尼罗河泛滥和农业生产的情况,把一年分为三季,叫做洪水季、冬季和夏季。每季4个月,每月30天,每月里10天一大周,五天一小周。全年12个月,另加5天在年尾,为年终祭祀日。

  这种以365天为一年的历年,是由于观测天狼星定出来的,叫天狼星年。 它和回归年相差约0.25天,因而在日历上每年的开始时间越来越早,经过1461个历年,各个日期再次与原来的季节吻合,以后又逐渐脱离。看起来,天狼星年好象在回归年周期左右徘徊,因而又叫它为徘徊年、游移年,1461年的循环周期被称为天狼周期。

  后来,埃及人通过天文观测,发现年的真正周期是365.25日,但僧侣们为了使埃及的节日能与祭神会同时举行,以维护宗教的“神圣”地位,宁愿保持游移年。后来出土了一块石碑,上面有用埃及文和希腊文所写的碑文,记载了欧吉德皇帝在公元前238年发布的一道命令: 每经过四年,在第四年的年末五天祭祀日之后、下一年元旦之前,再加一天,并在这天举行欧吉德皇帝的节日庆祝会,以便让大家记住。欧吉德皇帝校正了以前历法的缺陷,这增加一天的年叫定年,其它年叫不定年。

  古罗马人使用的历法经历了从太阴历到阴阳历、阳历的发展过程。罗马古时是意大利的一个小村,罗马人先是统一了意大利,而后又成为地跨欧、亚、非三洲的大帝国。最早,古罗马历全年10个月,有的历月30天,有的历月29天(这十分类似太阴历),还有70几天是年末休息日。罗马城第一个国王罗慕洛时期,各月有了名称,还排了次序。全年10个月,有的月30天,有的月31天,共304天,另外60几天是年末休息日。以罗马城建立的那一年,即公元前753年作为元年,这就是罗马纪元。某些欧洲历史学家直到17世纪末还使用这个纪年来记载历史事件。

  第二个国王努马,参照希腊历法进行了改革,增加了第十一月和第十二月,同时调整各月的天数,改为1、3、5、8四个月每月31天,2、4、6、7、9、10、11七个月每月29天, 12月最短,只有28天。根据那时罗马的习惯,双数不吉祥,于是就在这个月里处决一年中所有的死刑犯。这样,历年为355天,比回归年少10多天。 为了纠正日期与季节逐年脱离的偏差,就在每四年中增加两个补充月,第一个补充月22天,加在第二年里,另一个23天加在第四年里,所增加的天数放在第十二月的24日与25日之间。这实际上就是阴阳历了,历年平均长度为366.25天,同时用增加或减少补充月的办法来补救历法与天时不和的缺点。但这样却更增加了混乱:月份随意流转。比如,掌管历法的大祭司长在自己的朋友执政的年份,就硬插进一个月,而当是仇人执政,就减少补充月,来缩短其任期。民间契约的执行也受到影响,祭祀节与斋戒日都在逐渐移动,本该夏天的收获节竟跑到了冬天举行。

  当儒略·凯撒第三次任执政官时,指定以埃及天文学家索西琴尼为首的一批天文学家制定新历,这就是儒略历。

  儒略历的主要内容是:每隔三年设一闰年,平年365天,闰年366天,历年平均长度为365.25日。以原先的第十一月1日为一年的开始,这样,罗马执政官上任时就恰值元旦。 儒略历每年分12个月,第1、3、5、7、9、11月是大月,大月每月31天。第4、6、8、10、12月为小月,小月每月30天。第二月(即原先的第十二月)在平年是29天,闰年30天,虽然月序不同于改历前,可是仍然保留着原来的特点,是一年中最短的月份。

  儒略历从罗马纪元709年,即公元前45年1月1日开始实行。 这一年,为了弥补罗马历与太阳年的年差,除了355天的历年和一个23天的附加月外, 又插进两个月,其中一个月为33天,另一个月为34天。这样,这一年就有355+23+33+34=445天。这就是历史上所称的“乱年”。


  西方历法从儒略历实施开始,终于走上正轨。滑稽的是,那些颁发历书的祭司们,有本事从乌鸦的争斗预卜吉凶,却把改历命令中的“每隔三年设一闰年”误解为“每三年设一闰年”。这个错误直到公元前9年才由奥古斯都下令改正过来。


太阳历(下)

接上篇:太阳历(上)

  “奥古斯都”是神圣、庄严、崇高的意思。在古罗马,这个尊号过去只是在举行宗教仪式上才授予的。在公元前27年,元老院把它授给了屋大维。他是儒略·凯撒姐姐的儿子,是凯撒遗嘱的第一继承人。

  想当年,伟大的凯撒大帝南征北战,东讨西伐,雄才大略,不可一世,后来更成为事实上的独裁者。树大招风,遭到许多人嫉妒。公元前44年,当凯撒意图公开称帝时,却在元老院的议事厅遭到刺杀。此时屋大维还不满20岁,但他却颇具智力和手腕,逐渐积蓄力量,到公元前30年,击败所有对手,成了罗马“第一公民”。屋大维实际上就是唯一具有无限权力的统治者,他结束了罗马共和时期。因此,历史上把从公元前27年开始的罗马,称为罗马帝国。

  当奥古斯都准备改正闰年错误时,已经多闰了三次,于是他下令从公元前8年到公元4年停止闰年,即公元前5年、公元前1年和公元4年仍是平年,以后又恢复为每四年一闰了。 为了纪念他的这一功绩,罗马元老院通过决议,把儒略历的第八月改称为“Augustus”,即奥古斯都月,因为他在这个月里曾取得过巨大的军事胜利。但这个月是小月,未免有点逊色,何况罗马人以单数为吉,而30天却是个双数,于是就从2月份拿出一天,加到奥古斯都月里,8月就31天了,可怜的2月在平年只有28天,碰上四年一次的闰年也不过29天。7、8、9月连续三个月都是大月,看起来很不顺眼,使用也不方便, 就把9月改为30天,10月为31天,11月为30天,12月为31天。这样,大小月相间的规律破坏了,一直到两千年后的今天还受到影响。

  奥古斯都修改过的历法格式与现行公历一模一样了,但它的纪元,即计算年代的起算点还不是公元元年,它的闰年方法与现行公历还不完全一致。这两点差别与基督教的起源和发展有密切的关系。

  基督教产生于公元一世纪的巴勒斯坦,“基督”一词是古希腊语的译音,意为“救世主”。传说基督教的创始人是耶稣,他作为救世主,许诺穷人死后升入天堂,而富人要进入天堂比骆驼穿过针眼还难。由于拨动了社会下层人民的心弦,基督教逐渐传播开来,引起罗马统治者不安,在提庇留皇帝时代,罗马派驻犹太的总督,将耶稣钉死在十字架上。但是第三天,耶稣从坟墓中复活过来,并升了天,他将来还要对所有的死人、活人施行末日审判。后来,基督教徒把这些传说和耶稣言行记录下来,编写了《新约圣经》。

  早期的基督教,因为打破了罗马帝国的神权统治,而多次遭到镇压。后来,罗马帝国日渐衰落,奴隶制日趋瓦解,原来的社会上层分子在彷徨中纷纷加入基督教,并逐步控制了它,努力寻求统治者对教会的支持。统治者对教会转而采取怀柔政策,到四世纪末,罗马帝国终于宣布基督教为其国教。

  公历的纪元,就是从“耶稣降生”的那年算起的。这与基督教的兴盛密切相关。

  此后,儒略历被认为是准确无误的历法, 于是人们把3月21日固定为春分日,却带来了未曾料想到的麻烦。随着时间的推移,人们发觉,真正的春分不再与当时的日历一致,这个昼夜相等的日期越来越早,到16世纪末已提前到3月11日了。 春分逐渐提前,是由于儒略历并非最精确的历法,它的历年平均长度等于365.25日,还是比回归年长了11分14秒,这个差数虽然不大,但累积下去,128年就差一天,400年就差三天多。

  为了不违背宗教会议的规定,满足教会对历法的要求,罗马教皇格里高利十三世设立了改革历法的专门委员会,比较了各种方案后, 决定采用意大利医生利里奥的方案,在400年中去掉儒略历多出的三个闰年。

  1582年3月1日,格里高利颁发了改历命令,内容是:

  一、1582年10月4日后的一天是10月15日,而不是10月5日,但星期序号仍然连续计算,10月4日是星期四,第二天10月15日是星期五。这样,就把从公元325年以来积累的老账一笔勾销了。

  二、为避免以后再发生春分飘离的现象,改闰年方法为: 凡公元年数能被4整除的是闰年,但当公元年数后边是带两个“0”的“世纪年”时,必须能被400整除的年才是闰年。

  格里高利历的历年平均长度为365日5时49分12秒,比回归年长26秒。虽然照此计算,过3000年左右仍存在1天的误差,但这样的精确度已经相当了不起了。

  由于格里高利历的内容比较简洁,便于记忆,而且精度较高,与天时符合较好,因此它逐步为各国政府所采用。我国是在辛亥革命后根据临时政府通电,从1912年1月1日正式使用格里高利历的。

阴阳历(上)


  阴阳历是兼顾月亮绕地球的运动周期和地球绕太阳的运动周期而制定的历法。阴阳历历月的平均长度接近朔望月,历年的平均长度接近回归年,是一种“阴月阳年”式的历法。它既能使每个年份基本符合季节变化,又使每一月份的日期与月相对应。它的缺点是历年长度相差过大,制历复杂,不利于记忆。我国的农历就是一种典型的阴阳历。

  我国的历法在几千年的过程中,不断改进、充实、完善,逐渐演变为现在所用的农历。农历实质上就是一种阴阳历,以月亮运动周期为主,同时兼顾地球绕太阳运动的周期。

二十四节气

  节气就实质而言是属于阳历范畴,从天文学意义来讲,二十四节气是根据地球绕太阳运行的轨道(黄道)360度,以春分点为0点,分为二十四等分点,两等分点相隔15度,每个等分点设有专名,含有气候变化、物候特点、农作物生长情况等意义。二十四节气即立春、雨水、惊蜇、春分、清明、谷雨、立夏、小满、芒种、夏至、小暑、大暑、立秋、处暑、白露、秋分、寒露、霜降、立冬、小雪、大雪、冬至、小寒、大寒。以上依次顺属,逢单的均为“节气”,通常简称为“节”,逢双的则为“中气”,简称为“气”,合称为“节气”。现在一般统称为二十四节气。

  二十四节气在我国是逐渐确立完善起来的。我国周朝和春秋时代是用“土圭”测日影的方法来定夏至、冬至、春分、秋分。土圭测影,就是利用直立的杆子在正午时测量日影的长短。秦朝《吕氏春秋》的《十二纪》中所记载的节气已增加为八个,即立春、春分、立夏、夏至、立秋、秋分、立冬、冬至等。还有一些记载是有关惊蜇、雨水、小暑、白露、霜降等节气的萌芽:一月“蛰虫始振”,二月“始雨水”,五月“小暑至”,七月“白露降”,九月“霜始降”。到了汉朝《淮南子·天文训》中已有完整的二十四节气记载,与今天的完全一样。

  我国民间有一首歌诀:

  春雨惊春清谷天,
  夏满芒夏暑相连,
  秋处露秋寒霜降,
  冬雪雪冬小大寒。

  这一歌诀是人们为了记忆二十四节气的顺序,各取一字缀联而成的。


阴阳历(下)

接上篇:阴阳历(上)

我国农历的主要内容

  农历的历月长度是以朔望月为准的,大月30天,小月29天,大月和小月相互弥补,使历月的平均长度接近朔望月。

  农历固定地把朔的时刻所在日子作为月的第一天——初一日。所谓“朔”,从天文学上讲,它有一个确定的时刻,也就是月亮黄经和太阳黄经相同的那一瞬间。(太阳和月亮黄经的计算十分繁琐和复杂,这里就不予介绍了)

  至于定农历日历中月份名称的根据,则是由“中气”来决定的。即以含“雨水”的月份为一月;以含“春分”的月份为二月;以含“谷雨”的月份为三月;以含“小满”的月份为四月;以含“夏至”的月份为五月;以含“大暑”的月份为六月;以含“处暑”的月份为七月;以含“秋分”的月份为八月;以含“霜降”的月份为九月;以含“小雪”的月份为十月;以含“冬至”的月份为十一月;以含“大雪”的月份为十二月。(没有包含中气的月份作为上月的闰月)

  农历的历年长度是以回归年为准的,但一个回归年比12个朔望月的日数多,而比13个朔望月短,古代天文学家在编制农历时,为使一个月中任何一天都含有月相的意义,即初一是无月的夜晚,十五左右都是圆月,就以朔望月为主,同时兼顾季节时令,采用十九年七闰的方法:在农历十九年中,有十二个平年,为一平年十二个月;有七个闰年,每一闰年十三个月。

  为什么采取“十九年七闰”的方法呢? 一个朔望月平均是29.5306日,一个回归年有12.368个朔望月,0.368小数部分的渐进分数是1/2 、1/3 、3/8 、4/11 、7/19 、46/125, 即每二年加一个闰月,或每三年加一个闰月,或每八年加三个闰月……经过推算,十九年加七个闰月比较合适。因为十九个回归年=6939.6018日,而十九个农历年(加七个闰月后)共有235个朔望月,等于6939.6910日,这样二者就差不多了。

  七个闰月安插到十九年当中,其安插方法可是有讲究的。农历闰月的安插,自古以来完全是人为的规定,历代对闰月的安插也不尽相同。秦代以前,曾把闰月放在一年的末尾,叫做“十三月”。汉初把闰月放在九月之后,叫做“后九月”。到了汉武帝太初元年,又把闰月分插在一年中的各月。以后又规定“不包含中气的月份作为前一个月的闰月”,直到现在仍沿用这个规定。

  为什么有的月份会没有中气呢? 节气与节气或中气与中气相隔时间平均是30.4368日(即一回归年排65.2422日平分12等分),而一个朔望月平均是29.5306日,所以节气或中气在农历的月份中的日期逐月推移迟,到一定时候,中气不在月中,而移到月末,下一个中气移到另一个月的月初,这样中间这个月就没有中气,而只剩一个节气了。

  上面讲过,古人在编制农历时,以十二个中气作为十二个月的标志,即雨水是正月的标志,春分是二月的标志,谷雨是三月的标志……把没有中气的月份作为闰月就使得历月名称与中气一一对应起来,从而保持了原有中气的标志。

  从十九年七闰来说,在十九个回归年中有228个节气和228个中气, 而农历十九年有235个朔望月,显然有七个月没有节气和七个月没有中气,这样把没有中气的月份定为闰月,也就很自然了。

  农历月的大小很不规则,有时连续两个、三个、四个大月或连续两个三个小月,历年的长短也不一样,而且差距很大。节气和中气,在农历里的分布日期很不稳定,而且日期变动的范围很大。这样看来,农历似乎显得十分复杂。其实。农历还是有一定循环规律的:由于十九个回归年的日数与十九个农历年的日数差不多相等,就使农历每隔十九年差不多是相同的。每隔十九年,农历相同月份的每月初一日的阳历日一般相同或者相差一、二天。每隔十九年,节气和中气日期大体上是重复的,个别的相差一、两天。相隔十九年闰月的月份重复或者相差一个月。

干支纪法

  干支就字面意义来说,就相当于树干和枝叶。我国古代以天为主,以地为从,天和干相连叫天干,地和支相连叫地支,合起来叫天干地支,简称干支。

  天干有十个,就是甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸,地支有十二个,依次是子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥。古人把它们按照一定的顺序而不重复地搭配起来,从甲子到癸亥共六十对,叫做六十甲子。

  我国古人用这六十对干支来表示年、月、日、时的序号,周而复始,不断循环,这就是干支纪法。

  传说黄帝时代的大臣大挠“深五行之情,占年纲所建,于是作甲乙以名日,谓之干;作子丑以名日,谓之枝,干支相配以成六旬。”这只是一个传说,干支到底是谁最先创立的,现在还没有证实,不过在殷墟出土的甲骨文中,已有表示干支的象形文字,说明早在殷代已经使用干支纪法了。

朔望月


  浩瀚星空中,最引人注目的天体要数月亮了,它那变化万千的外貌,它所承载的从古至今那么多的美丽动人的神话传说,为人间平添了多少诗情画意!广寒宫里琼楼玉宇,有嫦娥仙子舞翩翩。不仅如此,月亮周期性的阴晴圆缺还是人们自古以来制定历法的根据之一。

  月亮围绕地球公转,同时也自转,两者周期相同,方向也相同,因此月亮总以相同的一面对着地球,在人造卫星上天之前的漫长岁月里,人们从来没见过月亮的后脑勺。

  月亮为什么会有阴晴圆缺的变化呢?大家知道,月亮本身不发光,只是把照射在它上面的太阳光的一部分反射出来,这样,对于地球上的观测者来说,随着太阳、月亮、地球相对位置的变化,在不同日期里月亮呈现出不同的形状,这就是月相的周期变化。进一步说,虽然月亮被太阳照射时,总有半个球面是亮的,但由于月亮在不停地绕地球公转,时时改变着自己的位置,所以它正对着地球的半个球面与被太阳照亮的半个球面有时完全重合,有时完全不重合,有时一小部分重合,有时一大部分重合,这样月亮就表现出了阴晴圆缺的变化。

  当月亮处于太阳和地球之间时,它的黑暗半球对着我们,我们根本无法看到月亮的任何一点形象,这就是“朔”,朔在天文上是指月亮黄经和太阳黄经相同的时刻。逢朔日,月亮和太阳同时从东方升起,即使地球把太阳光反射到月亮,然后再由月亮反射回来的那部分光,也完全淹没在强烈的太阳光辉中。

  而当地球处于月亮与太阳之间时,虽然三个星球也是处于一条线上,但这时,月亮被太阳照亮的半球朝向地球,柔和的月光整夜洒在大地上,这就是满月,也就是“望”。这时月亮黄经和太阳黄经相差180度。

  因为月亮与地球的距离相对于日地距离来说太短了,在天球上,月亮东移的速度比太阳大很多,每天月亮由西往东前进13度多点,而太阳却只前进1度。 因此,朔之后,月亮很快地跑到了太阳的东边,一两天后,太阳一落下去,西边的天空就可见到一弯新月,两个尖角指向东方。此后,月亮升起的时间越来越迟,月亮也逐渐丰满起来。约在朔后七天,月亮的黄经刚好超过太阳90度,我们看到的月亮是圆弧朝西的半圆,这就是上弦月。以后月亮继续向东,更加丰满,升起的也更迟了,直到望。从朔到望,月亮离开太阳的距离越来越大。

  过了望后,月亮逐渐向太阳移近,月面逐渐消瘦下去。 当月亮黄经超过太阳黄经270度时,它又变成了半圆形,但圆弧朝东,这就是下弦月。这时候,当太阳从东方升起时,月亮正高悬在正南的天空上,自然,我们的肉眼这时是看不见月亮的。下弦以后,月亮要到后半夜才从东方出来,它的半个圆面逐渐消蚀下去,变成狭窄的镰刀形,尖角向西。从望到朔,月亮与太阳靠得越来越近,以至再次与太阳黄经相同,消失在晨曦中。

  月相变化的周期,也就是从朔到望或从望到朔的时间,叫做朔望月。观测结果表明,朔望月的长度并不是固定的,有时长达29天19小时多,有时仅为29天6小时多, 它的平均长度为29天12小时44分3秒。

  月亮与某一恒星两次同时中天的时间间隔叫做“恒星月”,恒星月是月亮绕地球运动的真正周期。朔望月比恒星月长,道理与太阳日比恒星日长是一样的。恒星月与日常生活关系不大,而朔望月却因为是月亮圆缺变化的周期,与地球上涨潮落潮有关,与航海、捕鱼有密切的关系,对人们夜间的活动有较大的影响,同时在宗教上月相也占有重要位置,所以人们自然地以朔望月作为比日更长的记时单位。

回归年


  “春有百花夏有雨,秋有凉风冬有雪”。四季更替谓之“年”。

  每年1月正值北半球的寒冬,可此时,地球却是过近日点,而7月北半球盛夏时节地球正过远日点。难道靠近太阳反而冷,远离太阳反而热吗?

  其实,日地距离的变化只是使整个地球从太阳接受的总热量产生一些微小的差异,这一点差异并不足以造成地球上一年的季节变化。真正的原因是地球在轨道上歪着身子走路,从而太阳赤纬随时在变化,也就是说太阳在地球上的直射点发生有规律的变化。

  每年3月21日左右,阳光直射赤道,这时太阳在春分点,太阳赤纬等于0度。此后,太阳赤纬开始加大,太阳光直射点逐渐向赤道以北移动,北半球所得的热量逐渐增多。 6月22日左右,太阳运行至夏至点,太阳赤纬等于黄赤交角,阳光直射在北回归线上。这天北半球各地,中午太阳位置最高,白昼时间最长,黑夜时间最短,接受的太阳光和热最多,日出和日没点偏北的程度最大。夏至后太阳光直射点南移,9月23日左右太阳运行至秋分点,阳光再次直射赤道。 12月22日左右,太阳运行至冬至点,阳光直射南回归线, 对北半球来说此时的情况与6月22日恰好相反。冬至后阳光直射点开始北移,到3月21日,又直射赤道。

  这样,对于地面上的某一地带,在一年中的不同日期里,日出和日没点的方位不断变化,白天太阳在天球上所走的距离长短不一,即白昼长短不一,于是太阳光照射的时间就不同。正午太阳的高度也不断的变化,阳光与地面的倾斜角度也随之变化。太阳光照射时间、照射角度的变化使某一地带所接受的太阳光和热就有多与少的差别,从而形成春暖夏热秋凉冬冷的气候变化。

  四季构成的一年,就是回归年,它的天文意义是平太阳连续两次通过春分点的时间间隔。回归年的长度是365.2422日,即365天5小时48分46秒。这是根据长期的天文观测得出的结果。

时间总论


  宇宙是由物质构成的,而物质与运动又是不可分的。可以说,宇宙的两大要素——时间和空间,正是建立在物质和运动的基础之上。相对空间而言,时间这个概念要抽象得多。不过,无论任何时候,我们提到“时间”这一词,几乎没有人不明白它的含义。

  人们研究“时间”这个概念,不过是为了解决两类问题:一、两个事件发生的时间间隔有多长?或某一具体事件经历了多长时间?二、某一事件是在什么具体时间发生的?严格地说,第一个问题属于“时间”的概念,而第二个问题则应属于“时刻”的概念。

  事实上,人类正是为了解决这两个问题,才通过数千年的观测、实践,逐步确定了“年”、“月”、“日”、“时”、“分”、“秒”等长短不一的计时单位。现在世界各国通行的“世界时”计时系统,是人类数千年努力的结果。


星期的由来


  星期制的老祖宗,是在东方的古巴比伦和古犹太国一带,犹太人把它传到古埃及,又由古埃及传到罗马,公元三世纪以后,就广泛地传播到欧洲各国。明朝末年,基督教传入我国的时候,星期制也随之传入。

  在欧洲一些国家的语言中,一星期中的各天并不是按数字顺序,而是有着特定的名字,是以“七曜”来分别命名的。七曜指太阳、月亮和水星、金星、火星、木星、土星这五个最亮的大行星。其中,土曜日是星期六,日曜日是星期天,月曜日是星期一,火曜日是星期二,水曜日是星期三,木曜日是星期四,金曜日是星期五。

  在不同地区,由于宗教信仰的不同,一星期的开始时间并不完全一致。埃及人的一星期是从土曜日开始的,犹太教以日曜日开始,而伊斯兰教则把金曜日排在首位。在我国,起初也是以七曜命名一星期中的各天,到清末才逐渐为星期日、星期一……星期六所代替,习惯上认为星期一是开始时间(某些地区也有把星期日作为一周开始的观念)。

恒星日和真太阳日


  自古以来,地球的运动很自然地给人们提供了计量时间的依据,给出两种天然的时间单位,这就是日和年。“日”是指昼夜更替的周期,古时人们用圭表测日影的方法来测定日的长度,如某天正午太阳位于正南方时,表影最短,从这一时刻起算到第二天正午,太阳再次位于正南,表影最短的时间间隔就是一天,也就是一个真太阳日。

  大家都知道地球自转一周为一日。可是,怎么才能确定地球已经转了一圈呢?要回答这个问题,得讲讲恒星日、真太阳日、平太阳日。

  连接一个地方正南正北两点所得的直线为子午线,子午线和铅垂线所决定的平面是正南正北方向的子午面。某地天文子午面两次对向同一恒星的时间间隔叫做恒星日,恒星日是以恒星为参考的地球自转周期。

  如果把时间单位,定义为某地天文子午面两次对向太阳圆面中心(即太阳圆面中心两次上中天)的时间间隔,则这个时间单位就称作真太阳日,简称真时,也叫视时。它是以太阳为参考的地球自转周期。

  恒星日总是比真太阳日要短一些。这是因为地球离恒星非常遥远,远到从恒星上看来,地球似乎是不动的,地球的公转轨道相对于如此遥远的距离已变作一个点了。从这些遥远天体来的光线是平行的,无论地球处于公转轨道上的哪一点,某地子午面两次对向某星的时间间隔都没有变化。比较起来,太阳离地球却近多了,从地球上看,太阳沿黄道自西向东移动,一昼夜差不多移动1度。 对于某地子午面来说,当完成一个恒星日后,由于太阳已经移动,地球自转也是自西向东,所以地球必须再转过一个角度,太阳才再次过这个子午面,既完成了一个真太阳日。

  恒星日只在天文工作中使用,实际生活中我们所用的“日”是指昼夜更替的周期,显然更接近于真太阳日。根据真太阳日制定的时间系统称为“真太阳时”。

平太阳日和平太阳时


  由于太阳的周年视运动是不均匀的,太阳运行至近地点时最快,至远地点时最慢,同时因为黄道与赤道并不重合,存在黄赤交角,因而根据太阳来确定的真太阳日有长短不一的问题。

  为了解决这个问题,使计时系统均匀化,人们假想了一个辅助点——“平太阳”,它沿着天赤道匀速运行,速度等于太阳在一年内的平均速度,并且和太阳同时经过近地点(即地球过近日点)和远地点(即地球过远日点)。我们将这个“平太阳”连续上中天的时间间隔叫做“平太阳日”。1个“平太阳日”等分为24个“平太阳小时”,1个“平太阳小时”再等分为60个“平太阳分”,1个“平太阳分”又等分为60个“平太阳秒”。 根据这个系统计量时间所得的结果,就叫做“平太阳时”,简称“平时”,这就是我们日常生活中所使用的时间。

  以“平太阳日”作为计量时间的基本单位,是从十九世纪末期开始的。为了计算方便,纽康(S·Newcomb,1835-1909)首先假设了一个“平太阳”。

  近代以来,测时精度提高,人们发现地球自转并不是绝对均匀的,当然,它的速度变化极其微小,根本不影响历法的制定,这里就不详细地叙述了。

地方时、区时和世界时


  平常,我们在钟表上所看到的“几点几分”,习惯上就称为“时间”,但严格说来应当称为“时刻”。某一地区具体时刻的规定,与该地区的地理纬度存在一定关系。例如,世界各地的人都习惯于把太阳处于正南方(即太阳上中天)的时刻定为中午12点,但此时正好背对着太阳的另一地点(在地球的另一侧),其时刻必然应当是午夜12点。如果整个世界统一使用一个时刻,则只能满足在同一条经线上的某几个地点的生活习惯。所以,整个世界的时刻不可能完全统一。这种在地球上某个特定地点,根据太阳的具体位置所确定的时刻,称为“地方时”。所以,真太阳时又叫做“地方真太阳时”(地方真时),平太阳时又叫做“地方平太阳时”(地方平时)。地方真时和地方平时都属于地方时。

  1879年,加拿大铁路工程师伏列明提出了“区时”的概念,这个建议在1884年的一次国际会议上得到认同,由此正式建立了统一世界计量时刻的“区时系统”。“区时系统”规定,地球上每15°经度范围作为一个时区(即太阳1个小时内走过的经度)。 这样,整个地球的表面就被划分为24个时区。 各时区的“中央经线”规定为0°(即“本初子午线”)、东西经15°、东西经30°、东西经45°……直到180°经线,在每条中央经线东西两侧各7.5°范围内的所有地点,一律使用该中央经线的地方时作为标准时刻。“区时系统”在很大程度上解决了各地时刻的混乱现象,使得世界上只有24种不同时刻存在, 而且由于相邻时区间的时差恰好为1个小时,这样各不同时区间的时刻换算变得极为简单。因此,一百年来,世界各地仍沿用这种区时系统。

  规定了区时系统,还存在一个问题:假如你由西向东周游世界,每跨越一个时区,就会把你的表向前拨一个小时,这样当你跨越24个时区回到原地后,你的表也刚好向前拨了24小时,也就是第二天的同一钟点了;相反,当你由东向西周游世界一圈后,你的表指示的就是前一天的同一钟点。 为了避免这种“日期错乱”现象,国际上统一规定180°经线为“国际日期变更线”。当你由西向东跨越国际日期变更线时,必须在你的计时系统中减去一天;反之,由东向西跨越国际日期变更线,就必须加上一天。