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1 季节变换，时光流逝，因为我们每时每刻都是乘坐在地球这艘人类的宇宙飞船在太空中遨游。 白天和黑夜是我们最能直观感觉到的时间观念；另外还有春夏秋冬冷暖的变化，月亮和太阳的起落，月亮的圆缺。 仰观星空，人类逐渐发现，日、月与地球的相对位置是有规律可循的。 地球不断自转、同时也围绕太阳不断公转，周而复始。月球同样如此，在自转的同时围绕地球不断公转（月球自转的特殊性在于它的自转周期恰好等于它的公转周期,所以月球总是以同一面向着地球）。 人们根据地球自转，产生昼夜交替的现象形成了'日'的概念；根据月亮绕地球公转，产生朔望，形成'月'的概念，根据地球绕太阳公转产生的四季交替现象而形成了'年'的概念。 历法的复杂程度本质上是由其参照物的选择决定的。农历选取阴阳二体（太阳和月球）为时间参照，由此决定了其内容相对地复杂又丰富，符合我国传统的哲学观。 2 视太阳日和恒星日 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、视太阳日、平太阳日。 地球除了自转，还有围绕太阳的公转，所以选择太阳还是遥远的恒星做为参照来确定一日或地球自转一周是有区别的。 以恒星（或太阳）直射地球表面的同一条经线（连接南北两极的线）的周期为一天，称之为一个恒星日（或真太阳日）。 因为地球离恒星非常遥远，远到从恒星上看来，地球的公转轨道相对于如此遥远的距离已变作一个点了，地球公转的角度可以忽略不计。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，某地经线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，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。 所以太阳日是一个昼夜，是恒星日（地球自转周期）+地球一天的公转角度（0.986°）＝360.986°。所以一日的时间如果划分为24小时，1小时规定为60分钟的话，则地球自转360°（1恒星日）只需23小时56分钟4秒，再经过3分56秒，转动360/365°，地日中心连线再次与周期开始的经线重合，经历一日的时间周期。 3 视太阳日和平太阳日 在长期的连续观测中发现，一年中视太阳日的长短并不一样。 由于以下两个原因，视太阳日在一年当中的长度会每天不停地改变。 首先，地球的轨道是一个椭圆而不是正圆，所以当地球接近太阳时速度会加快，到达近日点时的运动速度最快；远离时又会减慢，到达远日点时的速度最慢（参考开普勒行星运动定律）。 其次，因为地球自转轴的倾斜角度，使得太阳在黄道上运行的大圆对地球的天球赤道是倾斜的，当太阳在两个分点时，穿越赤道时会有一个角度的，所以投影在赤道上的运行速度小于平均速度；当太阳在至点时，他的运动方向是平行于赤道的，所以投影的运行速度高于平均的速度（参考回归年）。因此，视太阳日在3月（26-27日）和9月（12-13日）是比在6月（18-19日）或12月（20-21日）短的。这些日期的长短变化是在分点、至点、远日点、和近日点之间逐渐变化的。 视太阳日因为长短在一年在不断变化，不适合我们计时的需要，为了得到一个均匀适用的日常时间，提出了平太阳日的概念。 假想有一个均匀速度的天体在黄道上运动，这个假想的天体被称为“平太阳”，。把这个平太阳连续两次通过同一子午线的时间称之为平太阳日（地球运转的总时间加以平均所得的“日”），把平太阳日86400分之一为一秒，就比原来精确多了。规定1分钟等于60秒，1小时等于60分钟，1天等于24小时，1时辰等于2小时。
4 公历（阳历） 公历是国际通用的日历。公历以地球绕太阳转一圈的时间定做一年，共365天5小时48分46秒。平年只计365天这个整数，不计尾数；一年分做12个月，大月31天，小月30天，二月只有28天。四年的尾数积累起来共1天光景，加在第四年的二月里，这一年叫做闰年，闰年的二月有29天。 5 阴历 阴历在天文学中主要指按月亮的月相周期来安排的历法。以月球绕行地球一周为一月，即以朔望月作为确定历月的基础，一年为十二个历月的一种历法。在历法发展衍变过程中，二十四节气的出现用于科学地指导农业生产，形成了农历（汉历）。虽然，阴历、农历都俗称殷历、古历、汉历、夏历、旧历，但阴历和农历（汉历）是有区别的。传统上使用的夏历（汉历）实际上是一种阴阳历。而伊斯兰历（回历）反而是一种纯粹的阴历。阴历以月亮圆缺一次的时间定做一个月，共29天半。为了算起来方便，大月定做30天，小月29天，一年12个月中，大小月大体上交替排列。阴历一年只有354天左右，也没有平年闰年的差别。 6 阴阳合历 公历是以地球自转相对于太阳的位置所确定的“日”做为历法基础的，在此基础上去确定年、月。而纯粹的阴历则是以月球围绕地球的公转先确定月，则确定一年的天数。 阴历不考虑地球绕太阳的运行，因此使得四季的变化在阴历上就没有固定的时间，它不能反映季节，这是一个很大的缺点。为了克服这个缺点，后来人们定了一个折中的历法，就是所谓阴阳合历。我国还在使用的夏历（也有人叫它农历或阴历），就是这种阴阳合历。它跟阴历一样，也以月亮圆缺一次的时间定做一个月，因每月天数不能有奇零，故阴历一个月为二十九日或三十日。每月以合朔之日为首，即以朔日为初一日。每年以接近立春之朔日为岁首。可是它又用加闰月的办法，使得平均每年的天数跟阳历全年的天数相接近，来调整四季。夏历约每过二、三年多一个闰月。 地球绕日一周，即月球绕地球十二次又三分之一，一年内之月数不能有奇零，故一年十二个月，仅三百五十四日，与岁实相比较，约余十一日，积至三年，余三十三日，故每三年须置一闰月，尚余三日或四日，再积二年，共余二十五日或二十六日，可置一闰月，平均计算，每十九年须置七闰。以有节无气之月为闰月，有闰月之年为闰年，闰年有十三个月，平年则十二个月。 7 协调年月日的历法 公历确定“日”、纯粹的阴历确定“朔望月”的概念后，然后需要确定年（地球绕太阳公转，完成四季交替）的概念。以平太阳连续两次通过春分点的时间间隔，即太阳中心自西向东沿黄道从春分点到春分点所经历的时间，又称为太阳年，也叫回归年（Tropical year）。回归年约为365又1/4 日 或 12又7/19朔望月，朔望月约为29又1/2 日。年长不是月长的整数倍，也不是日长的整数倍；月长也不是日长的整数倍。不同的文明，在协调年月日的时候，采用了不同的策略，也就形成了不同的历法。 8 阳历闰年 地球绕太阳运行周期为365天5小时48分46秒（合365.24219天）即一回归年（tropical year）。公历的平年只有365日，比回归年短约0.2422日，所余下的时间约为四年累计一天，故四年于2月加1天，使当年的历年长度为366日，这一年就为闰年。现行公历中每400年有97个闰年。按照每四年一个闰年计算，平均每年就要多算出0.0078天，这样经过四百年就会多算出大约3天来，因此，每四百年中要减少三个闰年。所以规定，公历年份是整百数的，必须是400的倍数的才是闰年，不是400的倍数的,虽然是100的倍数，也是平年,这就是通常所说的：四年一闰，百年不闰，四百年再闰。 例如，2000年是闰年，1900年则是平年。 闰年366日，在当年二月底增加一闰日，即闰年的2月为29天。为什么选择是在二月增加呢，这是因为公元前7世纪的古罗马历（Roman Calendar）一年的结束是现在的二月。公元前46年，罗马统帅盖厄斯·儒略·恺撒在埃及亚历山大的希腊数学家兼天文学家索西琴尼的帮助下制订新历法，并在公元前45年1月1日起执行此历法以取代旧罗马历法，确定了一年被划分为12个月，大小月交替；四年一闰，平年365日，闰年366日为在当年二月底增加一闰日，年平均长度为365.25日。由于实际使用过程中累积的误差随着时间越来越大，1582年教皇格里高利十三世颁布、推行了以儒略历为基础改善而来的格里历，即沿用至今的公历。 9 农历闰年 中国旧历农历作为阴阳历的一种，每月的天数依照月亏而定，一年的时间以12个月为基准，平年比一回归年少约11天。为了合上地球围绕太阳运行周期即回归年，每隔2到4年，增加一个月，增加的这个月为闰月。闰月加到哪个月，以农历历法规则推断，主要依照与农历的二十四节气相符合来确定。在加有闰月的那一年有13个月，历年长度为384或385日，这一年也称为闰年。如1984年鼠年的农历中，有两个十月，通常成为前十月和后十月（即闰月）。农历闰年闰月的推算，3年一闰，5年二闰，19年七闰；农历基本上19年为一周期对应于公历同一时间。如公历的2001年5月27日、1982年5月27日和1963年5月27日这个日子，都是闰四月初五。 由于1回归年为12.368个朔望月，0.368=368/1000=46/125，即125个回归年的话正好余出46个朔望月，所以在一百二十五年中应设置四十六个闰年。但因为这样设闰太过复杂，经推算，7/19最接近0.368。故一般的，在19年里中设置7个闰月，有闰月的年份全年383天或384天。 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。 七个闰月安置到十九年当中，其安置方法是很有讲究的。农历闰月的设置，自古以来完全是人为的规定，历代对闰月的设置也不尽相同。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365.2422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。 10 地方时与标准时间 地面上每一个观测点都有自己的平子夜时刻，在同一瞬时，不同经度上的观测点将有不同的时刻值.这样的时刻，叫做地方时。地球自转一周二十四小时，东西经度合计是三百六十度。则每隔十五度，时间相差一个小时（360°+24=15°）如果各地都使用自己的地方时，将带来很多不便，因此，制定了标准时间规定。以经过英国伦敦的格林威治天文台的零度经线为零时区的中央经线，从西经7°30’到东经7°30’的范围划为零时区。在这个时区内以零度经线的地方时为标准时间。这就是格林威治时间，也叫世界时。从零时区边界线分别向东、西每隔经度15°划一个时区，全球共划分为24个时区，每个时区相差一个小时。各区都以该区中央经线的地方时为该区的标准时间，如我国首都北京在东经116°，属东八区，这个时区的中央经线是东经120°，因此“北京时间”实际上是东经120°的地方时。 实际上时区的界线为了方便起见，往往按照各国行政区域或自然界线来划分。我国领土辽阔，东西横跨四个时区，目前是采用一个区时，即以北京时间作为全国统一标准时间。由于零时和二十四时是重合的，为区分今天和明天，国际上人为地规定了以180°经线附近的一条线作为国际日期变更线，当由不同方向航行越过这条线的时候，需要遵照规则，把日期提早或推迟一天。 11 四季更替 地球在围绕太阳不停地公转的同时，也在绕自身的地轴自转，不过地轴并不垂直于公转轨道面，而是有一个23度27分的倾角。正是因为这个倾角的存在，才会使太阳在地球表面的直射点在南、北回归线之间移动，从而形成了春夏秋冬四个季节。 当太阳直射在北回归线时，北半球获得的太阳热量较多，且白昼比黑夜长，所以北半球气温处于一年中最高的时候，为夏季；这时太阳斜射在南半球，南半球获得的太阳热量较少，且黑夜比白昼长，因此，南半球处于一年中最冷的季节——冬季。当地球绕太阳再公转半圈时，太阳的直射点由北回归线移向南回归线，北半球获得的太阳热量逐渐减少，由夏季进入秋季，进而转入冬季；而南半球却正好相反，由冬季进入春季，进而过渡到夏季。不过，地球绕太阳公转的轨道并不是一个标准的正圆，因此南半球的夏天要稍稍比北半球的夏天热，而冬天则要比北半球的冷些。 四季的形成是因为地球绕太阳公转的结果。地球一直不断自西向东自转，与此同时又绕太阳公转。而地球公转的轨道又是一个椭圆的形状，太阳始终位于一个焦点上。地球在不断公转的过程中，地轴与公转轨道始终会保持66°34′的交角，即地球始终是斜着身子绕太阳公转。因为地球公转的原因，致使太阳直射点在地球表面发生变化。 到了每年6月22日前后，地球就是位于远日点。太阳会直射北回归线，这一天就是北半球的夏至日。与此同时北半球得到的热量最高，白昼最长，而且气候也炎热，属于北半球的夏季，但南半球正处于寒冷的冬季。 此后因为继续在公转轨道上不停运行，太阳的直射点便会南移。到了9月23日左右，太阳就会直射赤道，这一天就是北半球的秋分日。现在南半球以及北半球得到的太阳热量都相等，昼夜平分，北半球是秋季，南半球是春季。 地球继续不断运转，到12月22日左右，地球开始位于近日点，太阳便直射南回归线。这一天就是北半球的冬至日。而此时北半球得到的热量为最少，且白昼时间最短，气候也相当寒冷，是北半球的冬季。南半球刚好是夏季。 太阳直射点北返以后，在3月21日左右，太阳再次直接射向赤道，这一天就是北半球的春分日。这个时候，是北半球的春季，而南半球却是秋季。地球像这样以一年为周期绕太阳不停运转，从而产生了四季的更替。 |
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