书城童书《时间知识篇》(上)
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第3章 天体运行的周期(3)

新的历法规定,每年设12个月,共365天。今后每隔3年设置一个“闰年”,多加的一天放在原来的12月(儒略历的2月)的后面,冬至后的10天,作为儒略历的开始,即把原来努马历中的11月1日改为1月1日——“元旦”,把努马历的月序顺次推迟2个月。

这样改革后的儒略历,变成了以太阳为准的太阳历,彻底结束过去历法的混乱局面,因此凯撒改历是有很大功绩的。但是,在改历中他却塞进了自己的私货,把七月的名字改为儒略。儒略历是当今世界通用的“公历”的最早雏形。

公元前44年,儒略历颁行后两年,儒略·凯撒被刺杀而死,时年58岁。凯撒的义子,18岁的渥大维赶回罗马,登上了权力的宝座,忙于清除政权,巩固统治地位。

儒略历实施不久,那些昏庸的僧侣把历法中规定的“每隔3年”当作“每3年”闰年一次。当这个错误被发现时,已经过去了36年。

这样,在36年中,原来只应当有9个闰年,实际上却有12个闰年;前42年,原来只应当有9个闰年,实际上却过了12个闰年。

于是,罗马的统治者渥大维进行了一次较大的历法改革,决定从公元前8年到公元4年的12年中,不再设置闰年,这样正好扣除了过去多出的3个闰日(当年中的2月30日)。从公元8年开始恢复每4年置闰年的办法。

在渥大维统治时期,罗马进入了和平繁荣的黄金时代。公元前31年,罗马共和国改为罗马帝国。不久,元老院特地授予渥大维一个光荣称号:“奥古斯都”,它的意思是:“神圣”和“祖国之父”。

渥大维恢复了儒略历置闰的办法,却仿效凯撒的做法,下令把自己出生的8月份改称为“奥古斯都”(Augustus)。在原来的儒略历中,8月是小月,为30天,渥大维为了要显示自己同凯撒一样尊贵,于是又将8月改为大月31天,就同凯撒并驾齐驱了。这样,9月、11月就从大月的地位降为小月,而10月、12月升为大月。问题来了,经过这么一改,一年就多出了一天,应该扣除一天才行。他就从2月中减去一天,当年的2月是处决犯人的月份,谁也不喜欢。从此2月份只剩下28天,闰年也只有29天了,2月30日也只是在历史上才有的日期。

儒略历每4年一闰,因此不是每年有2月29日,只有逢闰年的这一年才有。这在世界上曾引起不少有趣的事。世界上那些在2月29日诞生的人,要每隔4年才能庆祝自己的生日。70年代,电子表风行世界,那时表上没有2月29日这一天。每碰到闰年,闰日那天,表上显示了3月1日,29日轻易地溜走了。电子表只有除去干电池,停摆后才能得以调整日期。

不过,也有人喜欢闰年。2月份多了一天,商店和工厂的老板就可以多赚一笔钱。欧洲的习俗是,闰日是青年向恋人求婚的吉日,这一天使许多有情人结成了美满的姻缘。

儒略历是比较准确的历法。经过几百年的施行,逐渐得到人们广泛的承认。公元325年,尼西亚会议正式把儒略历作为基督教世界的历法,并以此为根据计算基督教节日的日期,并规定春分日必须是3月21日。

儒略历还没有同天文周期完全吻合,平均每个历制年,比太阳年长约12分钟,即每128年便多出一天。

到13世纪时,差额已达8天,当年的天文学家向教会指出,历法需要改革。可是,这个改历问题却使教会为难了整整3个世纪,都没有解决。

到了16世纪,改历问题才有了端倪。意大利的医生兼天文学家李利厄斯花了10年时间研究出了新历,他在1576年将改革方案提交罗马教廷,经过许多学者(有天文学家、数学家,还有一些僧侣)讨论,终于获得教皇格里戈里十三世批准。

1582年2月24日,格里戈里发布改历的命令:从1582年10月15日起,所有基督教徒必须使用新历——格里历。这就是今天世界各国通行的“公历”。

公历是以一个“回归年”作为单位的。计365天5小时48分46秒。为了使用方便,就将365天定为一年,这就是“平年”。

回归年比平年多5小时48分46秒,这样积上4年就有23小时15分4秒,约等于一天。所以每4年就要闰一天,这一天放在2月份,成为29天,这样,那一年就有366天,叫做“闰年”。

但是,4年中累积起来的时间,经过4年闰一天后,就多闰了44分56秒,400年以后就会使历年比回归年的时间多上3天。因此,在400年中应少闰3次。它规定:一个平年是365天,闰年是366天;凡是公元纪年数能被4除尽的是闰年;对于每世纪的第一年,虽能被4除尽,但不能被400整除的仍不作闰年。如1600~2000年间400年中,1700、1800、1900年等,就不算闰年;而1600、2000年就是闰年。这样,在每400年中,原来该闰100次,减少了3次,共有97次闰年。

用这种办法补救以后,每隔3000年,还有一天之差,就只要在3200年中减少一个闰年就行了。在改历时,在1582年中扣除已提前的10天,即把这年10月4日(星期四)的第2天(本应是10月5日),改为10月15日(星期五)。这样一来,格里历再次同太阳年相符,春分再次回到了3月21日。

月亮和阴历

最早的历法是根据月相变化制定的。月亮的朔望盈亏是一种极明显而准确的时间周期。人们很早就知道了月亮的圆缺变化的规律性。

地球在不停地自转的同时,也绕太阳公转,地球和月亮是一个天体系统——地月系。月亮绕地球公转,同时也在自转。月亮绕地球公转的轨道也是椭圆形轨道,这个轨道在天球上的投影叫白道。白道面和黄道面相交的夹角是5°09′。月亮也有自转,自转周期与公转周期相同。

月亮绕地球一周的时间为273217天,这叫一个恒星月,是月亮公转的真正的周期,也就是月亮两次通过地球和一恒星连线之间的时间之隔。

可是,月亮不仅绕地球运行,而且伴随地球围绕太阳运行,从这一次满月到下一次满月或者由这一次新月到下一次新月,周期为295306天,这叫一个朔望月。这个周期比恒星月要长一些。

大约5000多年前,居住在底格里斯河和幼发拉底河流域的撒玛利亚人,根据月亮的运转,创造了世界上最早的历法。他们将一年分为12个月,每月30天,这种利用月亮圆缺来计算日期的方法,叫做“阴历”、“太阴历”。

可是,这种“阴历”有很大的误差,不能跟月亮的运行同步。后来,巴比伦人把撒玛利亚历修改为每月29天和每月30天相互交替,使月份和月亮运行时间相吻合。巴比伦天文学家更发现每隔19年,太阳和月亮的运转便出现相同的“相位关系”,即19年中最多加7个闰月(每月30天),使历法保持同太阳和月亮的运行同步。

世界上用过阴历的国家很多,现在大多改用公历了。一些信奉伊斯兰教的国家,至今还在使用太阴历。它又叫伊斯兰历、希吉米历、回历。

回历的太阴年长度为354天,可是同12个朔望月实际长度354367日相差8小时48分36秒,如果听其发展,3年后,它的新年将不再是“新月”了。因此,为了解决这个问题,回历在30个太阴年中,安排了11个355日的闰年,并且把闰年的12月由小月改为大月。

回历的太阴月,大体上同中国旧历相同。但是,我国旧历以日月合朔定每月初一,而回历的历月以月初见定每月初一,这种现象出现在我国旧历的每月初二或初三。因此,回历的初一,相当于我国旧历的初二或初三。

阴历的优点是:日期与月相相符,从新月、上弦月、凸月到满月,再从满月到凹月、下弦月、残月到朔,看看月亮的盈亏,就可知道日期了。海洋潮涨潮退,人们知道了阴历的这一天的日期,就可以推算出潮汐来去的时间,发生在正午和子夜,以后潮水一天比一天小,潮涨的时间每隔一天要移后40多分钟。这有利于沿海居民从事航海、渔业、防汛等工作。

阴历的缺点是它偏爱了月亮,却忽视了太阳,于是同季节变化不能相对应。回历的平均太阴年是354366日,比回归年短108756日,大约每32个阳历年期间,回历要多出一个阴历年。因此,伊斯兰教规定的节日如古尔邦节等,常常在公历的不同月份,不同季节举行。

这样的“太阴年”,只适用于宗教、民族活动中,却没法满足农业生产的要求。因此,在太阴年以外,人们也用上了太阳历。

别具风采的阴阳历——中国的农历

七天为周期的循环记日制,今天已经十分普遍:学校的教育计划是按星期安排的,工矿企业的轮休也以星期为序交叉,有些西方国家甚至连工资、房租、税收都常以星期为单位,它的重要性由此可见一斑。

可能有人会问,阴历偏爱月亮,丢了太阳,使日子与季节脱节,但阳历又只管太阳,不顾月亮,月份变得没有意义,能否想办法来个“两全其美”,使得一种历既照顾到季节的关系,又能使月初总在朔日呢?

这种能统筹兼顾的历当然既不是阴历,又不是阳历,科学家们称之为“阴阳历”。我国历代所使用的农历,就是这种阴阳历的最好代表之一。农历又称夏历、中历、旧历。我国民间一直不恰当地称它为“阴历”,这很容易与“太阴历”的简称“阴历”相混淆。实际上两者有原则上的不同。我国的农历与季节大体相符,可以很好地指导农业生产。

农历既要观测太阳,又要观测月亮,使两者有机地统一起来。

它的基础是朔望月,一年的长度有较大的变化:一般的平年包括12个月,长353到355天,闰年则包含13个月(多一个闰月),可长达383或384日。这样的目的是为了保证它的正月~三月为春季,四月~六月为夏季,七月~九月为秋季,十月~十二月为冬季。

农历中的月大致就是朔望月的长度,所以小月为29日,大月为30天。为保证每月的头一天(初一)必须是新月(朔日),所以大小月的安排并不固定,需要通过观测及推算来确定,因此连续两个月为大月或小月是常有的事,有时甚至出现连续三四个月为大月的现象。例如公历的1981—1982年,即辛酉年十一月、十二月和壬戌年一月,接连三个月均是30天的大月,1982年-1983年还出现了四个大月相连的罕见特例。这是因为朔望月的长度比295日还长一些,积累多了就会出现这种看来不合理的现象。

为了使农历能指导农业生产,必须使月份与季节相符,所以早在公元前3世纪秦朝的“颛项历”中,就已提出了“十九年七闰”的原则,这比西方至少早了160年。这样加进闰月后的平均历年正好是3652502天,与儒略历的值大致相同,但比它早了两个世纪。

正因为有了闰月的关系,使农历的年首正月初一(春节),总是固定在冬季,最早为1月23日(如1993年、2012年),最迟不超过2月20日(如1985年、2004年)。决不会像伊斯兰的回历那样,有时在冬天过年,有时却在夏天迎接新年。

历法研究在我国古代天文学中占有极其重要的地位。我国历法由来已久,足以与埃及、巴比伦媲美,而研究之精细,在世界上可居榜首。据不完全统计,我国历史上提出过的历法有100多种,有较大影响的也有94种之多,它们都各有特色,在一定的时间内相当准确地反映了月球、地球、太阳运动的规律。例如在西汉初期实施“太初历”时,我国天文学家已经知道了朔望月与恒星月的区别,规定了闰月添加的原则,并且还把金星、木星、水星、火星、土星这五颗行星的会合周期测算了出来。

又如南北朝时期,我国天文学家、数学家祖冲之从观测中发现了更合理的设闰法——每391农历年中设144个闰月。这样,相当于一年的长度为3652428天,与正确的回归年只差25秒钟。而他所编的《大明历》,一月的平均长度为2953059天,与朔望月长仅差1秒钟!

到1281年时,元代天文学家郭守敬,利用他自制的、当时堪称世界一流的仪器,通过长时间的观测,编制了新的《授时历》。授时历中的月长是29530593日,与准确值只有037秒的差别。一年的长度为3652425天,与今日通用的公历完全一样!但比格里历早了360年。

遗憾的是我国农历过于复杂,一般人难以记忆,也不易与世界进行合作交流。因此,辛亥革命后,我国也开始逐渐使用格里历(同时又保留着农历)。现在人们一般也只记得公历的日子,而农历则非得查日历才知晓。

具有重要意义的二十四节气

24节气是我国古代天文学和气象学的特殊创造,是劳动人民在长期实践中总结出来的经验。它反映了地球上的四季变化、天气冷暖、降水状况、物候征兆等自然现象。

几千年来,节气对我国农业生产的发展曾经起过巨大的推动作用。

有些节气还有着动人的故事。例如清明节就与晋文公重耳有关。晋文公幼年时历尽了艰难,为逃避后母的残害,他在外流亡了整整19年,几度陷入绝境。有一次绝粮时,有个跟他流亡的大臣名叫介子推,曾忍痛从自己大腿上割下一大块肉来让重耳充饥,从而渡过了难关。可后来重耳回国当了国君,在分赏有功之臣时,却偏偏把“割股奉君”的介子推遗忘了!

介子推对于不公正的待遇并不论争,而是不声不响地领着老母亲离开了京城,跑到了今山西省境内的绵上山中隐居起来。不久,晋文公想起了介子推之功,但却不知他的踪影。他大为懊丧,连声叹道:“此乃寡人之过也。”经过几个月的查访才得知介子推的下落,于是晋文公亲自跑到了绵上山。

然而绵上山山高林密,晋文公找了很久仍然茫无头绪。介子推始终不肯出山。正在晋文公为难之际,有人出了个馊主意,说如果主公放火烧山,一向孝顺母亲的介子推一定会为母亲安全而出山来……于是,一场大火遍山烧起,三天三夜也不见母子俩出来。

后来才发现母子俩抱成一团,已被烧死于一棵大柳树下!

晋文公后悔不迭,悲哀万分。为了纪念这位有功之臣,他把绵上山改名为“介山”,并下令一个月内(后改为三天)不得举火为炊,所有人都只能吃冷的食品。所以,又称举火那天(农历三月初五)为“寒食节”,后来逐渐演变为清明节,成为二十四节气之一。直到今天,清明节仍是我国人民祭祖扫墓、怀念先辈的重要传统节日。

有首节气歌,概括了24节气的名称和日期,便于人们记忆: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。

每月两节日期定,最多相差一两天,上半年是六、廿一,下半年是八、廿三。

春,是四季之首,《公羊传》:“春者何,岁之始也。”

“立春一日,百草回芽。”立是见,春是蠢动,是万物开始有生气的意思。立,也是建始的意思。

春风吹拂,雨水逐渐增多。“春雨贵如油”,春始风木,然生木者必水,雨水有利于农业生产。

地球在轨道上的四个重要位置