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2.2 儒略日 朔望月 回归年

人们最早是利用地球自转作为计量时间的基准。自20世纪以来,由于天文观测技术的发展,人们发现地球自转是不均匀的。1967年国际上开始建立比地球自转更为精确和稳定的原子时。由于原子时的建立和采用,地球自转中的各种变化相继被发现。天文学家已经知道地球自转速度存在长期减慢、不规则变化和周期性变化等特性。

2.2.1 地球自转 不均匀的一天

地球存在绕自转轴自西向东的自转,平均角速度为每小时转动15°。在地球赤道上,自转的线速度是每秒465米。天空中各种天体东升西落的现象都是地球自转的反映。但地球自转并不“老实”。

通过对月球、太阳和行星的观测资料和对月食、日食资料的分析,以及通过对古珊瑚化石的研究,可以得出有史以来地球自转的情况。在6亿多年前,地球上一年大约有424天,表明那时地球自转速率比现在快得多。在4亿年前,一年有约400天,2.8亿年前为390天。

研究表明,每经过100年,地球自转长期减慢近2毫秒(1毫秒=千分之一秒),它主要是由潮汐摩擦引起的。除潮汐摩擦原因外,地球半径的可能变化、地球内部地核和地幔的耦合、地球表面物质分布的改变等也会引起地球自转长期变化。

地球自转速度除上述长期减慢外,还存在着时快时慢的不规则变化和周期性变化。周期性变化主要包括年周期、月周期、半月周期以及近周日和半周日等。年周期变化,表现为春天地球自转变慢,秋天地球自转加快,主要由风的季节性变化引起。半年变化主要由太阳潮汐作用引起。月周期和半月周期变化是由月亮潮汐力引起的。地球自转周日和半周日变化主要是由月亮的周日、半周日潮汐作用引起的。

2.2.2 月圆月缺谈谈“月”

除去光芒四射的太阳,天空中最引人瞩目的就是月亮。月圆月缺,云中出没,即规律又神秘。月亮是离我们最近、看得也最清楚的天体;月亮有明显的规律性形状变化(月相),人们利用月相的规律来编制历法。

制定“月”的基本原则是月亮绕地球公转的一个周期——月圆、月缺、月圆。“年”的制定是地球绕太阳公转的回归,叫“回归年”,体现的是季节的循环回归。这样的“回归年”叫阳历。而与之相伴的阴历实际上也可以说是一种回归,只不过是把月亮的十二次回归记为一年罢了。总之,说的都是一种时间的轮回。

阴历也称为“回历”,流行于伊斯兰教国家,韩国及一些东南亚国家也有采用;阳历也称公历,目前世界上大多数国家,主要是天主教国家采用。我国的农历是结合“二十四节气”的公历,兼顾了太阳和月亮的周期,称为“阴阳历”。世界上也有使用佛历和希伯来纪年之类的和宗教有关的历法,不过,多数只是在民间流行。

阳历也就是“格里历”。我国自民国元年起采用阳历,对应原来使用的农历,阳历又称“新历”。阳历以地球绕太阳转一圈的时间定为一年,共365天5小时48分46秒。平年只计365天这个整数,不计尾数。每年所余的5小时48分46秒,直至四年约满一天,这一天就加在第四年的2月里,这一年叫闰年,所以闰年的2月有29天。

“一三五七八十腊,三十一天都不差。”这两句歌谣是用来帮助人们记忆一年中每个月的天数的。7个“大月”共计217天,365减去217剩下148天,按照最早的罗马历法,大月31天、小月30天,就只能有4个“小月”是30天,这样就有了一个“小小月”——2月,每年只有28天,闰年时加一天是29天。

阴历以月亮圆缺一次的时间为一个月,共29天半。为了算起来方便,大月定为30天,小月29天,一年12个月中,大小月大体上交替排列。阴历一年有365天左右,没有平年闰年的差别。阴历不考虑地球绕太阳的运行,因而使得四季的变化在阴历上就没有固定的体现,不能反映季节,这是一个很大的缺点。为了克服这个缺点,后来人们定了一个新历法,就是所谓阴阳历。

阴阳历也称农历,是我国自殷商时代起到1912年中华民国成立,数千年中一直沿用的一套历法。其主要特点是以月相盈缺来确定一“月”的终始,并通过设置“闰月”来保证年的平均周期接近地球公转的一个回归年。农历的一个平年是12个月,354天或355天;闰年则是13个月,383天或384天。

目前已知有记载的最早的农历是春秋战国至秦朝时期的“古六历”。由于其定义一回归年为365又1/4天,因此又称四分历。古六历之后,中国农历曾发生过一次比较大的变化,也称为农历的转折点,这就是西汉时期颁行的著名的“太初历”。“太初历”是公元前104年(太初元年)汉武帝下令定改的一套历法,也是现存最早有完整文字记载的历法。“太初历”之于古六历最大的改动是加入了二十四节气以定农时,并确定了以“夏历”正月为岁首(这也是现在的农历有时被称为“夏历”的原因)。同时由于二十四节气的加入,又有了在“无中气”的月份置闰的规定,使得农历的月份与四季的配合更为合理。再往后各朝各代虽然均有在时行历法的基础上进行修订,但大多都是在“太初历”的基础上修修补补,再无太大的改动。

2.2.3 中国的二十四节气

二十四节气(图2.11)是中国古代订立的一种用来指导农事的补充历法,是在春秋战国时期形成的。由于中国农历是一种阴阳历,即根据太阳也根据月亮的运行制定的,因此不能完全反映太阳运行周期。但中国又是一个农业社会,农业需要严格了解太阳运行情况,农事完全根据太阳进行,所以在历法中又加入了单独反映太阳运行周期的“二十四节气”,用作确定闰月的标准。

二十四节气反映太阳的运动。图2.11中呈“倒S”形连接起来的“黑点”,就是所在节气太阳的地平高度。夏至最高,冬至最低,春分和秋分平分天球,所以太阳是严格地东升西落。

图2.11 二十四节气

二十四节气是根据太阳在黄道(即地球绕太阳公转的轨道)上的位置来划分的。视太阳从春分点(黄经零度,此刻太阳垂直照射赤道)出发,每前进15度为一个节气;运行一周360度又回到春分点,为一回归年,分为24个节气。 RJjQWNdfXC5BiaUReFyMz7Rzta6OeTlzvogkNeEwIKkZCpnutftbq4vk2+GzW5sC

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