时间与历法

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。

地球与年月日

地球自转一周为一日

 地球自转一周(360度)时间为23小时56分04秒,比我们平常所说的“一个白天和一个黑夜为一日计24小时”少一点。人类自己感觉不到地球在自转,故习惯于把日出日落到再次日出称之为一日。
    一日划分为24小时是古埃及人制定的。每小时又划分为60分钟,每分钟又分为60秒。这样一日就有24×60=86400秒。这些时、分、秒都成了时间单位。

月亮绕地球一周为一个朔望月

月球每日行13度15分,故月球自合朔,全绕地球一周,复至合朔,实需29日12时44分2秒8,谓之“朔望月”。习俗所谓一个月,即指朔望月而言。

地球绕太阳公转一周为一年

 地球在不断自转的同时,又不停地围绕太阳公转。虽然地球公转的速度高达每秒钟近30公里,但同样是十分平稳的,我们仍然感觉不到地球在宇宙中绕太阳转动,而只看到太阳在星座间穿行。

    地球绕太阳公转一周为一年,又称太阳年。地球绕太阳一周实际为365.24219天(365.2422天)。

    年有三种:地球绕日一周,历三百六十五日六小时九分九秒,谓之“恒星年”;太阳过近地点循黄道东行一周,复过近地点,历三百六十五日六时十三分四十八秒,谓之“近点年”;太阳过春分点,循黄道东行一周,复过春分点,历三百六十五日五小时四十八分四十六秒,谓之“回归年”,亦称“岁实”。

    因二分点(春分点秋分点)每年沿黄道向西逆行约五十秒,故回归年较恒星年之时间为短,相差二十分二十三秒,谓之“岁差”。 此三种年之时间不同,欲使每年之节气寒暑不变,故取回归年为制

太阳系天体运行规律—— 所有的行星都围绕太阳沿逆时针方向运动
其他时间单位

2002-10-31 12:50:19      阅读97次
 

时间单位除年、月、日、时、分、秒外,在日常生活和工作还经常会接到其他一些时间单位,如世纪、季度、旬等。

世纪:100年为一个世纪。如1901年-2000年称为二十世纪,2001年-2099年称为二十一世纪。

季度:一年分为四个季度,分三个月为一个季度。13月为第一季度,46月为第二季度,79月为第三季度,1012月为第四季度。

    旬:一个月分上、中、下三旬。110号为上旬,1120号为中旬,21号至月底为下旬。
最长和最短的时间单位

 

随着科技发展的日新月异,人们对宏观和微观世界的研究不断深入,这客观上对于计量单位的要求也不断提高。就时间而言,秒已远不是最短的时间单位,而用年来充当最长的时间单位也早已过时。

当前,世界上最短的时间单位叫做“那诺秒”。这个单位在1960年开始正式使用。我们通常感到,一秒钟已经很短了,但一个“那诺秒”居然等于1.0×10-9秒。在一秒钟内,光可跑近30万公里,但在一个“那诺秒”内,它只行进约30厘米。这可见“那诺秒”这一单位之小了。

印度教记年上的单位“卡尔巴”,是世界上最长的时间单位。一个“卡尔巴”约等于 43.2亿年。在天文上,人们把太阳以银河系为中心旋转一周所用的时间叫做一宇宙年,大约等于2.25亿年,这个数字已经大得可怕。但在一个“卡尔巴”中,太阳以银河系为中心,可绕上19 圈多。也就是说,一宇宙年只有一个“卡尔巴”的十九分之一。

大月、小月记忆方法

拳头记忆法:

 

歌诀:

一三五七八十腊,三十一天定不差;四六九冬三十日,唯有二月二十八。
    这里“腊”指阳历十二月,“冬”指阳历十一月,最后一句指的是平年。闰年二月是二十九天。

顺口溜:

七个大月心中装,七前单数七后双。二月是个特殊月,其他各月是小月。

 

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。

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。

行星与星期

 
行星与星期
 
 
一、星期的起源与月亮的运动有着密切的关系
朔望月的长度近似于29.5天,在朔时看不见月亮的日期大约有一天多,其余28天都能看见月亮,古代人为了短期纪日的需要,把见月的28天再四等分,每部分为七天或者八天。我国周代就把一个朔望月四等分,从月初到月末顺序取名为:初吉、既生霸、既望、既死霸。初吉相当于初二至初八,既生霸相当于初九至十五,既望相当于十六至廿二,既死霸相当于廿三至初一。
二、星期——指星的日期
在古代巴比伦,人类把太阳、月亮、火星、水星、木星、金星、土星等七个天体分配给星期中的七天:太阳——星期日,月亮——星期一,火星——星期二,水星——星期三,木星——星期四,金星——星期五,土星——星期六。由此,知道某一天的代表星,就知道是哪一天。有的把星期叫“曜日”,如“日曜日”就是星期天,“月曜日”就是星期一,以下类推。至今,法语、意大利语、西班牙语、英语、德语中均有保留,日语则全部保留下来。
三、星期及其代表星名称
星期
星期日
星期一
星期二
星期三
星期四
星期五
星期六
代表星
 
 
 
     
 
星名
太阳
月亮
火星
水星
木星
金星
土星
四、各国家对星期的不同称谓
中国
星期日
星期一
星期二
星期三
星期四
星期五
星期六
日本
日曜日
月曜日
火曜日
水曜日
木曜日
金曜日
土曜日
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。

关于历法

 

历法——就是按照某种人为的规定,把年月日三者合理地编排起来,便于人们安排各种活动同时还要符合天体的运动规律。

制定历法的基本数据——回归年=365.2422日,朔望月=29.5306日。这是两个准确数值。

不同历法产生的原因——由于回归年、朔望月、太阳日三者之间没有公约数,而且各个时代年、月的长度也各取不同的近似值,因而就产生了各种不同的历法。

三种历法

 
世界上的历法有以地球绕太阳一周(回归年)作为一年的阳历,有以月亮绕地球 12 周作为一年的阴历,还有兼顾两者,以月亮绕地球计算,但又 19 年间加了 7 个闰月以便照顾到回归年而形成的阴阳历。中国通行的阴历实际是阴阳历。伊斯兰教中采用的希吉里历。(中国俗称“回历”)才是真的阴历。这种历法春夏秋冬四季可以在一年中不同时候出现。中国的阴历则春季必在年初,冬季在年末,这是与回历不同的。
关于公历

 
    公历是现在国际通用的历法,又称格列历,通称阳历。它的历年是以地球绕太阳公转一周的“回归年”为依据的。 (“回归年”的长度是365.2422天,即3655小时4846.)我国从辛亥革命后(1912年)开始采用,1949年正式规定公元纪年。最早使用公历的国家是意大利、西班牙、葡萄牙和波兰,时间是15821015日。
公历的演变

 

公历是阳历,从西方传来。西方文化起源于希腊、罗马。但古希腊开始采用的是阴历。公元前432年,天文学家默冬(Meton)改革历法,提出19年置7个闰月,成为与我国阴历相似的阴阳历。拒天文学家考证,这比我国在公历前6世纪即采用现在的阴历已迟了160多年。可见希腊在古代末采用阳历,阳历是从罗马开始采用的。现行的阳历最早是公元前46年罗马帝国的恺撒大帝制定的,他名叫儒略(Julius),所以称为儒略历。每年分12个月,单月31天,双月30天,全年成了366天。由于一个回归年大致为365.25日,因此他决定2月减去一日,成为29日,多出0.25日,积四年才在2月加上一日成为30日。这样平年一年365日,4年一闰年,才是366天。但是他的继任人奥古斯都(Augustus)大帝认为,8月的拉丁字即Augustus,为了尊敬他自己,他下令将8月改为31天,9月、11月改为30天,这多出的一天就从2月里减去这样2月平年成为28天,闰年才是29天。这就是我们现行阳历月份天数的由来。但这种历法还有缺陷。因为一个回归年是365.2422天,儒略按365.25天计算,4年加一日,这样每年多1114秒,到了16世纪末,累计相差约10天。这时罗马教皇格列高里十三世下令,将1582105日改为1015日,并为了避免以后再积累误差,置闰年的方法改以公元纪年为标准,被4除尽之年为闰年,但逢百年之年只有能被400除尽的才是闰年,闰年2月加一日。这样400年间要少3个闰年,使历法更接近回归年。这一新历法称为格列高里历,就是现行的公历。

附:表格
 

时期

国家

制历改历者

年长度

月数比较

改历者的功与过

公元前713

古罗马

国王努马

35412

与回归年比较相差11天多

基本奠定了公历的基础。

公元前59

古罗马

儒略.凯撒

36512

3年闰,闰年366 把七月名(儒略出生月)改为儒略本人名

对后来的日历改革产生了不良影响。

公元前8

古罗马

奥古斯都

36512

把自己出生的月份八月改为自己的称号,并规定该月也要31

改乱了其它月份的天数,把二月减为28天。

1582

罗马

格里高利

365.242512

与归年比较仅差0.0003

把春分改回固定在321日,解决了日历与天时不合的矛盾;规定不能被400整除的世纪年不作闰年,仍作平年。

公元1582年起,公历从罗马开始推广普及

公历改革

 

现行公历缺点:
    目前大多数国家使用的公历虽然精度高,然从实用角度看,仍有如下缺点:
    一、一年四季各季的长短不同,有
909192三种,帮上下两个半年的长度也不相等;
    二、各月的日数不等,有
28293031四种,且大小月的排列无规律;
    三、每日的星期不固定,随着不同的年份变化。

世界改革方案
    目前世界上对公历改革的方案很多,比较优的是所谓的“世界历”,其方案有两种:
    一、十二月世界历——一年分四季,每季开头的一个月为
31天,其余月为30天,多余的1天放在岁末,作为年终国际节日;闰年的闰日1天放在六月末。
    二、十三月世界历——每月
28天,刚好四个星期,多余的1天放在岁末,作为年终国际节日;闰年的闰日1天放在六月末。

上述两种“世界历”克服了现行农历的缺点便于记忆,且年年相同,永久可用。缺点是特别列出的闰日和年终国际节日均不在日序之内,对记录社会活动和历史事件都将带来很大的麻烦。

关于农历

 

农历即阴历,是我国的一种历法,又称夏历、中历、旧历,俗称阴历。中国人晚上看月亮,发现每经过2930个日出日落,月亮就会由缺到圆再变缺变化一次,所以称之为1个月.而经过12个月,地面上的四季也会变化一次.历史就是以月亮的运动来制定的历法.后来中国人又发现,其实1个月不只29,1年不只354,才又以太阳位置,定出的节气作参考,适时的加上闰月,也就是某些年变成13个月,以弥补损。具体的定月方法是用朔望月周期给出,朔所在日为初一,朔望月长约29天半,所以农历大月30天,小月29天。农历平年有十二个月,全年354天或355天,闰年为十三个月,其中某一月为闰月,月名依前一月名而定,如前月是八月,闰月则为闰八月。闰年全年383天或384天。

公历和农历的循环规律——公历规律性强:公历每年365日或366日,大小月顺序固定,节气日期基本不动。农历似乎没有什么规律性:农历历年平年为353——355日,闰年则长达383——385日,大小月顺序、节气日期和闰月设置等等均杂乱无章,捉摸不定。然而,实际上农历也有比较严格的规律性,只不过这个循环周期较长,一时看不出来,需要过十九年才能比较。《十九年七闰法》中已经比较过:十九年235个朔望月与十九个回归年的总日数基本相等(十九年相差0.0892日),这就意味着经过十九个回归年后,由朔望月确定的规律就要循环一次。因此,农历经过十九个回归年后,也要循环一次。如果研究一下十九年前后的农历,就会发现:无论每月初一的日期还是节气日期和闰月的设置,都基本相同。但由于太阳和月亮运动的复杂性,这个规律也就存在着一定的局限性,因而十九年的循环规律也不是非常严格的。

太阳历

 
  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。

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。

关于闰年

公历年份是整百数的,必须是 400的倍数才是闰年。例如: 1900 年的年份数 1900 是整百数,是 4 的倍数,但不是 400 的倍数,所以 1900 年不是闰年是平年。而 2000 年的年份数 2000 是整百数,是 4 的倍数,也是 400 的倍数,所以 2000 年是闰年。 <?

这是为什么呢?我们居住的地球总是绕着太阳旋转的。地球绕太阳转一圈需要 365 5 48 46 秒。我们把这一段长度称为“回归年”。为了使用方便,我们将 365 天作为公历平年的一年。这样平均每年要多出 5 小时 48 46 秒,累积 4 年就有 23 小时 15 4 秒,几乎接近一天的时间;如果累积 400 年,就会多出 97 天来,久而久之会出现寒暑颠倒,历法会失去实用价值。怎么办呢?唯一的办法是设置一年的闰年,每逢闰年的就比平年增加一天,成为366天。这样经过3333年才有一天的误差。那么,公历的闰年是怎么安排的呢?

经过研究对公历的闰年设置作出这样的规定:凡非整百的公元纪年年数能被4整除的定为闰年;而整百的公元年分要能被400 整除的才能定为闰年。这样每400年中刚巧是97个闰年。2000年是逢百之年第二次闰年,第一次是1600年,下一次要到2400年了。