3.上元积年
古代历法中一般都设有历元,作为推算的起点。这个起点,习惯上是取一个理想时刻。通常取一个甲子日的夜半,而且它又是朔,又是冬至节气。从历元更往上推,求一个出现“日月合璧,五星联珠”天象的时刻,即日月的经纬度正好相同,五大行星又聚集在同一个方位的时刻。这个时刻称为“上元”。从上元到编历年份的年数叫作“积年”,通称“上元积年”。上元实际就是若干天文周期的共同起点。有了上元和上元积年,历法家计算日、月、五星的运动和位置时就比较方便。中国推算上元积年的工作,首先是从西汉末年刘歆编《三统历》开始的。
日、月、五星各有各的运动周期,并且有各自理想的起点,例如,太阳运动的冬至点,月亮运动的朔、近地点、黄白交点等等。从某一时刻测得的日、月、五星的位置离各自的起点都有一个差数。以各种周期和各相应的差数来推算上元积年,是一个整数论上的一次同余式问题。随着观测越来越精密,一次同余式的解也越来越困难,数学运算工作相当繁重,所得上元积年的数字也非常庞大。这样,对于历法工作就很少有实际意义,反而成了累赘,后经曹士蔿、杨忠辅等作尝试性的改革以后,元代郭守敬在创制《授时历》中废除了上元积年。
4.日
日,是以地球自转运动为基础的时间单位。地球自转反映为各种天体在天球上的周日视运动。根据天球上的不同的参考点计量的地球自转运动,就有各种各样的日。日常生活中的“日”,通常是以平太阳日的长度为基础的。1平太阳日的长度为:24时03分。
5.月
月,是以月球绕地球公转运动为基础的时间单位。根据起迄点不同,有各种各样的月。朔望月是月相变化的周期,是根据月球对于太阳的位置来确定的。1朔望月长度为:29.530589平太阳日(29日12时44分11.6秒[平太阳时]),平均值为:29.5306日(29日12时44分3秒);一年354.3672日。
公历中每一个历年(365或366平太阳日)分成十二个月,按照传统习惯,月的长度有28、29、30、31平太阳日四种。
6.年
年,是以地球绕太阳公转运动为基础的时间单位。地球公转运动在天球上的反映就是太阳的周年视运动。根据天球上不同参考点计量的太阳周年视运动,就有各种各样的“年”,以适应各种需要。回归年是太阳在天球上连续两次通过春分点所需要的时间间隔,长度为:365.24220平太阳日。现行的公历就是按回归年的长度制定的,为方便起见,历年取365或366平太阳日。
7.公历(阳历)
公历,是目前全世界通用的历法,又称“格雷果里历”,实质上是一种阳历。阳历是以地球绳太阳运动作为根据的历法。它是罗马教皇格雷果里(一译格利哥里)十三世对原来的儒略历进行修订后于1582年颁行的。由于儒略历的年长度是365.25日,同回归年长度365.2422日(365天5小时48分46秒)相差0.0078日,从实施儒略历到十六世纪后期,累差已约10天。为了消除这个差数,格雷果里十三世把儒略历1582年10月4日(星期四)的下一天定为格雷果里历10月15日,中间销去10天,这样使春分又恢复到3月21日。同时还修改了儒略历置闰的法则,公元年数被4除尽的仍为闰年,但对世纪年(如1600、1700……),只有能被400除尽的才为闰年。这样,在400年中只有97个闰年,比儒略历减少3个,即历年的平均长度为365.2425日,与回归年长度365.2422日更为接近。
公历先在天主教国家使用,后到新教国家,二十世纪初全世界普遍使用。中国于辛亥革命后在1912年开始采用公历,但用中华民国纪年。1949年中华人民共和国成立后,采用公历纪年。现在,阳历是世界上绝大多数国家通用的历法,所以又称“公历”。
8.阴历
阴历,是伊斯兰教国家和地区采用的历法,又称回历。阴历是纯粹以月亮(俗称太阴)绕地球的运动周期为根据的历法,它的特点就是每个月的平均长度等于或接近于“朔望月”。因此任何一天都有月相(月亮的形状)的意义,例如逢初一必定看不到月亮。阴历把月亮圆缺循环一次的时间,算做一个月,12
个月算一年。然而月亮圆缺循环一次——一个朔望月,是29天12小时44分3秒。为了方便,阴历把历月分成大月和小月两种,逢单的月是大月30天,逢双的月是小月29天,一年计有354天。
9.农历(夏历)
农历(夏历),是中国采用的一种传统历法,这种历法中安排有二十四节气,以指导农事活动,而且主要在广人农村中使用,因此称为“农历”,又名夏历、旧历、中历,民间也有称为阴历的。它用严格的朔望周期来定月,又用设置闰月的办法使年的平均长度与回归年相近,兼有阴历月和阳历年的性质,因此在实质上是一种阴阳两历并用的历法。
农历把日、月合朔(太阳和月亮的黄经相等)的日期作为月首,即初一。也是把朔望月的时间作为历月的平均时间。在这一点上和纯粹的阴历相同,但多运用了设置闰月的办法和二十四节气的办法,使历年的平均长度等于回归年,这样它又具有阳历的成分,所以它比纯粹的阴历好。
农历的历月是以朔望月为依据的。朔望月的时间是29.5366日(即29日12小时44分3秒),因此农历也是大月30天,小月29天。农历的大小月是经过推算决定的。农历每个月的初一都正好是“朔”(即月亮在太阳地球中间,且以黑暗的半面对着地球的时候)。有时可能连续出现两个大月,也可以连续出现两个小月。由于朔望月稍大于29天半,所以在农历的每100个历月里,约有53个大月和47个小月。
农历是基本上以12个月作为一年的。但12个朔望月的时间是354.
3667日,和回归年比起来,要相差11天左右。这样每隔3年就要多出33天,即多出1个多月。为了把多余的日数消除,每隔3年就要加1个月,这就是农历的闰月。
农历平年354天或355天,闰年时为383天或384天。
下面重点介绍一下农历是怎样编制的?
①农历的历月 农历的历月长度是以“朔望月”为准的。它把朔望月作为历月,但是一个朔望月包含的天数并不恰好是个整数,它的平均值是 29.
5306日。为使每一历月的天数是个整数,在农历中就把历月分为大小两种:大月为30天,小月为29天。这样,大月和小月彼此相互弥补,使历月的长度接近于29.
5306日。但农历为了要固定“朔”(所谓“朔”,根据天文学上的计算,它有一个确定的时刻,也就是月亮黄经和太阳黄经相同的那个时刻,计算十分繁琐)的日子作为每月的第一天——初一日,这样,就有可能出现连续两个、三个、四个大月或连续两个、三个小月。至于哪一个月应当大月,哪一个月应当小月,都须经过严密的计算朔的时刻后才能决定。
②农历的历年 农历的历年长度是以地球绕太阳的周期(回归年)为准的。但是一回归年是365.
2422日,这个数目比十二个朔主月的日数多,而比十三个朔望月的日数少。如果农历固定每年都是十二个月,则一年只有354天左右,和一回归年相比就差11天左右。古代天文学家考虑到这一点,在编制农历时,为使一月中任何一天都含有月相的意义(如初一都是无月的夜晚,十五左右都是圆圆的月亮),就以朔望月为主,同时兼顾季节时令,采用了“十九年七闰”的方法,使和回归年相符合。在十九年当中有十二个平年,每一平年为十二个月;有七个闰年,每一闰年为十三个月。经过推算,十九年加七个闰月较为符合实际,因为:
19个回归年=365. 2422日 ×19=6939. 6018日;
而 19个农历年加7个闰月后,共有235个朔望月,
(19×12+7)=235×29. 5306日=6939. 6910日。
这样两者就差不多相符了,所以农历的月份季节可以在长期内保持大体上一样,不会发生寒暑颠倒的现象。
③闰月的安插
农历闰月的安插完全是人为的规定,历代对闰月的安插也不尽相同。汉武帝太初元年(公元前104年),把闰月分插在一年的各月,以后又规定不包含“中气”的月份为前一个月的闰月,直到现在仍沿用此种规定。正确的现行农历是“中气置闰”法,更准确地说是“定冬至”法(定冬至所在月为十一月法)。所以农历的平均历年长度就是最新的回归年数(这个数也是变化的),利用这种置闰法的好处就是能永远与回归年对应,而不会产生误差。
④二十四节气在农历中的地位
在推算农历时,“冬至”是处于首要地位的,确定了冬至也就是确定了农历的年长(是12个月还是13个月),“春分”(回归年是以它作起点定义的)也非常重要。12中气是农历历月的标志,都是农历置闰的重要依据。12节气中的“四立——立春、立夏、立秋、立冬”是我国传统的四季的正式起点。农历节气是直接以黄经度数计算的“真节气”,其精度很高。
⑤农历的三要素 日(太阳日),朔(农历中的阴历成分),气(农历中的阴历成分)。
⑥农历月份的名称
按照“中气”而定,如含“雨水”的月份叫正月,含“春分”的月份叫二月等,不含中气的月份就定为闰月,用上个月的月份名称称“闰某月”。用这种办法置闰,可以使历月与节气相差不致过远。
⑦农历的循环规律
我们知道,阳历是以回归年为准的,而且每年的长短都差不多是一样的:每年总是十二个月(365—366日),各月的大小(除2月外)也很有规则,而且年年相同。所以在阳历里各节气和中气的日期大但上是固定的。但农历就不是这样,每年里月份的大小很不规则,有的连续两个、三个、四个大月或连续两个、三个小月。年的长短也不一样,而且差距很大,平年是353—355天,而闰年却是383—384天。这样一来,在农历里各节气和中气分布的日期就不能年年大体上固定了。从上术情况看来,农历似乎显得很复杂,但是实际上并不如此,它是有一定规律的。因为在农历19年里所包含的日数和19个回归年差不多相等,这样就使农历在每隔19年里,月份和每月初一日、节气和中气日期、闰月的循环保持大体相同的情况。
农历是我国古代伟大创造之一。它的特点是:①任何一日都含有月相的意义;②利用农历日期可以推算潮汐(潮水是月亮的吸引力造成的)。几千年来,我国农村习用此种历法,所以称它为“农历”。
现行我国农历的版本,是明末清初的《时宪历》,于1645年农历乙酉年正式使用的。
10.我国古代历算中的岁首、“三正”
岁首,即确定每年的开端,也是历法的重要内容之一。古代有三种不同岁首的历法,即“三正”。“正”是指正月。三正是夏正(建寅)、殷正(建丑)、周正(建子)。《史记·历书》说:“夏正以正月,殷正以十二月,周正以十一月。”岁首的月建不同,四季也就随之而不同。秦始皇统一中国后,以颛顼历为基础,以建亥之月(即夏历十月)为岁首,但春夏秋冬和月份的搭配,完全和夏历相同。自汉武帝起改用夏历建寅以后,历代沿用。所以农历确切的名称应称为“夏历”。
另一说:在历算上有:A. 天正(农历十一月,冬至月),是太阳光照量的“最少极点”(冬至点)月,从这个月起,白天增长;
B. 地正(农历十二月,大寒月),是气温的“寒极点”,从这个月起,气候就要转暖;
C. 人正(农历的正月,雨水月),太阳光照量达到冬至和春分的一半,是气温开始转暖,标志着春天的开始。
我国现行农历在历算上使用“天正”,在民用年上用“人正”。
(三)历法是根据什么编制的?
远在古代,劳动人民由于农业生产上的需要,必须掌握季节时令,才能及时耕作和保证收获,于是就仔细观察日月星辰的运行,来定岁、时、节气。虽然古代各国所编制的历法不完全相同,但都是利用地球和月亮的运动周期,作为编制历法的主要依据。我国曾推行过100余种历法,均为四分历。
1.地球的运动
地球有两种运动:一种是自身的旋转,也就是自转;一种是绕着太阳运转,也就是公转。地球的自转产生了昼夜的交替;地球绕太阳公转就产生了春夏秋冬四季的变化。地球公转的轨道是一个椭圆。在一月初,地球运行到离太阳最近的一点,称为“近日点”;地球所得到的太阳光热比较多。到了七月初,地球运行到离太阳最远的一点,叫“远日点”;地球所得到的太阳光热比较少。天气的冷热也就是由于太阳直射位置的变换,使南北半球发生了更替,因而产生了春夏秋冬四个季节。
太阳直射的位置是有规律的。我国所处北半球,四季分明。发生四季变化的主要原因在于地轴对地球公转轨道面倾斜,使地球绕着太阳公转时,太阳光线直射地球表面上的位置,便在赤道的南北移动,使地球上的受热量发生变化。每年的春分(3月21日左右)那天,全球各地白昼与黑夜一样长,各为12小时,气候温和,便是春季。到了夏至(6月22日左右)那天,为白昼最长,黑夜最短的一天,气候炎热,便是夏季。到了秋分(9月23日左右)那天,全球各地白昼与黑夜又是一样长,便成了秋季。到了冬至(12月22日左右)那天,是一年中白昼最短,黑夜最长的一天,便成了冬季。如此周而复始,便形成了一年四季的循环。
一年中春夏秋冬四季,对于北半球来说,春分是春季的标志;夏至是夏季的标志;秋分是秋季的标志;冬至是冬季的标志。夏至和冬至合称为“二至”,春分和秋分合称为“二分”。我国独创的二十四节气,一般习惯上以立春、立夏、立秋、立冬为四季的开始,春分、夏至、秋分、冬至成为季的中期。
总的来说,地球上的季节变化有两方面的原因:白昼时间的变化和太阳光线的直射和斜射的变化。前者造成太阳照射时间长短的变化,后者造成太阳光照强度的变化。
回归年是太阳在天球上连续两次通过春分点所需的时间间隔,其长度为365. 24220平太阳日。
必须明确的是,回归年是个变数。南宋天文历法学家杨忠辅于宁宗庆元五年(公元1199年)作《统天历》时,“岁实”(冬至到次年冬至——回归年)采用365.2425日,比格里历早了383年,并认为回归年古大今小,有缓慢缩短的趋势。由于地球自转速度减慢,在5700年里要减少一天时间。我国现代历算学家曾次亮根据我国数千年的日月蚀资料,经过精密计算,一回归年时间长度:在一世纪初为365.24231551日(365天5小时48分56秒);二十世纪初为365.24219879日(365天5小时48分46秒);(见曾次亮遗著《4000年气朔交食速算法》第195页);2000年为365.242193日,2084年为365.2421875日。
回归年在1900年里缩短了:
365.24231551日—365.2421日=0.00011672日(约0.53秒)
2.月亮的运动
月亮是地球的卫星。地球是绕太阳转的,所以月亮的公转运动有两种:一是环绕地球的公转;一是跟着地球绕太阳公转。这两种公转都是自西向东的。月亮绕地球的轨道,叫做月亮的地心。这种轨道也是一个椭圆形的,但它的形状比地球轨道扁些。月亮的地心轨道距地球最近的一点,叫做“近地点”;距地球最远的一点,叫做“远地点”。月亮在不同的时期,有不同的位相。地球绕太阳转,月亮绕地球转,在转动过程中,地球上所看到月亮的光明部分与黑暗部分的形相,随着地球、月亮和太阳三者相对位置不同而差异,这种因位置而不同的形相,也就是月亮有圆缺晦明的变化,这叫做月亮的位相,简称月相或月象。在农历的每月十四、十五日左右,整夜可看到一轮圆整的明月,这叫做“望”,也叫“满月”。到了每月的初一日左右,在地球上成为无月之夜,叫做“朔日”
出现相同月相所间隔的时间,叫做“朔望月”,也就是从朔到(日月相会)朔,或从望(满月)到望的时间,它的值等于29.5306日。
3.二十四节气
12个中气和12个节气的总称,可能起源于战国时期,是中国古代的独特创造。它告诉人们太阳移到黄道上二十四个具有季节意义的位置的日期,几千年来对中国农牧业发展起了重要作用。
节气、中气、平气、定气
节气的安排决定于太阳。西周和春秋时期以圭表测日影的方法定出冬至和夏至的时刻,后来,将一回归年的长度等分成24份,从冬至开始,等间隔地相间安排各个节气和中气。这种方法叫平气。按照平气办法,每月有一个节气,一个中气。例如:立春为正月节气,雨水为正月中气。因为两个节气的时间大于一个朔望月的时间,所以可能出现一个月内只有一个节气或一个中气的情况。西汉《太初历》因而规定节气可以在上月的下半月或本月的上半月出现,而中气一定要在本月出现;如果遇到没有中气的月份,可以定为上月的闰月。这种置闰原则沿用了一千多年。
北齐(公元550—577年)张子信发现太阳视运动不均匀现象(地球公转轨道是椭圆的)。隋仁寿四年(公元604年),刘焯对二十四节气提出改革,将周天等分成24份,太阳移行到每一个分等时就是某一节气的时刻。这样安排的节气的间隔是不均匀的,此法称为定气。定气主要在历法计算中使用,在日用历谱上一直使用平气,直到清代才开始使用定气。
二十四节气反映了太阳的周年视运动,所以节气在现行公历中的日期基本固定,上半年在6日、21日,下半年在8日、23日,前后不差一两天。
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