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牛年元宵,月亮为何还是“十六圆”?“圆”因来咯!

2021-02-26  hl1bwcdm

正月十五月儿圆~元宵佳节,总是伴随着一轮满月。其实说到圆月,我们更熟悉、也更经常谈论的是“八月十五”,这里的“十五”,说的都是我国古代使用的农历当中的日期15号。八月十五是赏月的中秋佳节,正月十五就是我们春节末尾要过的元宵节了。

元宵节,又称上元节、小正月、元夕或灯节,是中国的传统节日之一。正月也就是一月,是农历的“元”月,古人称“夜”为“宵”,正月十五是一年中第一个月圆之夜,所以称正月十五为“元宵节”。在这一天,民间习俗讲究吃元宵、汤圆,这些食物是不是很像又白又圆的月亮呢?

元宵、汤圆,都是又白又圆 图片来源:www.pinlue.com

元宵节,月满冰轮,也是赏月的佳期良辰,但是有许多报道说,今年元宵期间的月亮不是“十五圆”,是“十六圆”,也就是农历16日月亮“最”圆。去年2020年元宵节就是这样,今年的月圆怎么还是“不按常理出牌”呢?

Part.1

                       

为什么“十五”的时候月亮圆?

俗话说,“一年十二月,月月十五圆”,到底有没有道理呢?我们不妨来推算一下。

太阳是“阳”,月亮就是“阴”了,所以月亮也有“太阴”的称呼。农历在日期上所采用的“阴历”,依据的是古人对月亮每晚形状变化的观察。“人有悲欢离合,月有阴晴圆缺”,月亮或钩或圆,也被称为“月相”,变化周期大约是29天半,古人据此制定了阴历月份,其中1/3/5/7/9/11月为“大建”,每月30天;2/4/6/8/10/12月为“小建”,每月29天。但是注意!古人实际使用的历法——“农历”中的日期并不是纯粹的阴历,大小月的设置有更加复杂的规则,比咱们公历中30/31天的设置复杂得多。

阴历的每一天都是依据月亮的形状定的——月初和月末是朔月、新月,这时候的月亮基本看不到,或者是很细的月牙,但到了一个月的中间——15号,就迎来了圆月的时间。

月亮真的会像肉眼看到的一样忽大忽小地一直变化吗?其实并不是。月亮的形状是由地面上的人观察月亮被太阳照亮的角度而决定的。月球对着太阳的半个球面是光亮的,而背着太阳的半球面是黑暗的。就像示意图中那样,如果月亮在日地连线地球的背后,它被照亮的一面正好被地球夜晚的人们看个正着,这就是又圆又亮的满月了,而这天就在元宵节这样的阴历15号前后。

地球、月亮相对与阳光照射的位置,决定了月亮能看到的“形状”

图片来源:https://www.gettyimages.es/detail/fotografía-de-noticias/moon-phases-diagram-drawing-fotografía-de-noticias/167396776

Part.2

                       

今年元宵怎么跟去年连着,都是“十六”圆?

留意天文新闻的朋友可能有印象,2020年的元宵节同样是农历正月十六月圆。其实“十五圆”或者“十六圆”并非交替出现,2017-2019年的元宵节月亮均是“十五圆”,但2020和2021年元宵节月亮则都是“十六圆”,满月到底会出现在哪一天需要的是精确的计算。

每个阴历的月份都会有一次月圆。不过,月亮围绕地球转动的轨道是椭圆形,最近约为36万公里,最远约为40公里远;受各种因素影响,例如牛顿发现的万有引力规律以及向心力公式,月球绕地球公转速度有时快(距离地球近)、有时慢(距离地球远),从一次满月到下一次满月,所经历的平均周期是29.53天,但最长与最短周期相差13个小时。

与月亮行走到何处无关,咱们昼夜交替的一天是由地球自转决定的,24小时是一天,13个小时可以差出半天之多。如果满月以前月亮的“脚步”慢,则从阴历的“朔”(新月)到“望”(满月)可能要走16-17天,再加上阴历月份存在29天与30天的不同,就可能出现“十五的月亮十六圆”的现象。根据精密计算,2021年农历正月最圆的月亮出现在2月27日16时17分,这天是农历16日。

椭圆轨道上天体运行速度的示意图

图片来源:https://junior-report.media/en/kepler-and-the-universe/

那到底是什么原因造成了不同年份之间月圆时间的区别呢?主要是以下三个方面:

(1)是来自于变化的精确周期与24小时制的日期之间相差的若干小时;

(2)是我们刚才说到的大小月交替的不同;

(3)是我们下文要讲到的农历“闰月”设置;

因此,连续年之间的元宵节是“十五圆”还是“十六圆”说起来会相当复杂。

Part.3

                       

现在的日历干嘛不跟农历对齐?

如此看来,农历的日期所基于的阴历非常便于了解当晚的月亮是什么样子的,每年春节和元宵的日期也不会变来变去,那为什么我们现在不用这种日期了呢?

这是因为阴历完全依据月亮变化的规律制定,这和农历指导农耕的“农”字不合。阴历的一年只有354天左右,但是决定地面气温变化的地球公转周期是365天5小时48分46秒,相差的11天多使得四季的变化在阴历上没有固定的时间,不利于农民使用。如果放任12个月如此,只需17年,相同日期的冬夏就要反转;但如果设置一年13个月,一年又多出18天,同样会导致季节倒转。

因此,我们的祖先找到了“闰月”的办法,每19年加7个闰月,保持正月初一春节总在冬末春初,大体上1-3月为春季,4-6月为夏季,7-9月为秋季,10-12月为冬季。设置了闰月的年份为闰年,闰年的12月多加一天为355天,而平年只有354天。

闰月设置的年份由节气、中气决定,同时还要调整大小月。这些规则让人听了就头昏,所以我们就不再继续详细介绍了。在这种情况下,农历月份、日期想要与公历对齐,是完全不可能的。2021年的春节在2月12日,可2020年在1月25日,2020年出现了闰4月,也就是有两个4月,这些都与公历格格不入。(ps:2021年没有闰月。)

闰月表:并非每年都有闰月 图片来源:item.btime.com

现在我们普遍觉得农历日期计算复杂,更不要说古代文化水平较低的老百姓了。因此,在古代,历法都是政府计算并制定后,再公布给平民百姓,有朝代甚至明文规定百姓不准私自观测天文、制定历法。

相比于农历,国际推行的现行“公历”以365天,也就是地球围绕太阳公转的周期为基础,大家理解起来更加方便。统一的历法也促进了国际间的交流,辛亥革命后,民国曾在多方面与国际接轨,其中就包括了历法,也就是“公历”。

圆月无论出现在哪一天,其实都是正常的历法现象。每一次“满月当空”,都是一次难得的赏月良辰,趁着天气晴朗,赶快出门观赏吧,和家人一起共同迎接春回大地后的第一个月圆之夜!

出品:科普中国

制作:王铮(中国科学院国家空间科学中心)

监制:中国科学院计算机网络信息中心

本文来源于”中国科普博览“公众号(kepubolan),转载请注明公众号出处

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