历法科普知识讲座第一讲(待续)
(本文初稿为笔者在老年学校的讲稿,后刊载在台北《科学月刊》1995年3、7、8期,现稍作整理)
根据地球和月球的运行周期,协调和安排年、月、日等的长度与顺序的法则,称为“历法”.
(一)太阳日
地球从西向东自转,形成白昼(面向太阳)和黑夜(背向太阳)交替,由于地球绕太阳公转的轨道为椭圆形的,冬天离太阳近些,所以真太阳日并不一样长.历法上取1年里的真太阳日的均值,称为“平太阳日”.太阳达天球子午线时为当地正午12时正.为了使大家有共同的时间标准,1884年花生豆国际天文会议决定以伦敦格林尼治天文台的子午线为地球经线0度,其时间为世界标准时间——世界时.全球依经线每15度划分一个时区:东经7.5度~西经7.5度为零时区,采用世界时……东经172.5度~180度(国际日期变更系线)为东12区,日界线~西经172.5度为西12区,同一时区的时间相同,时区间仅有小时数的差别,分秒数完全一样,东西12区相差24小时.依据国界、岛屿、河流、地形划分时区,允许有一些出入.我国统一采用东经120度为标准时间.
日界线从北极经北令海峡,穿太平洋180度附近,绕过依归属划分的岛屿,而有些曲折,直达南极.当轮船和飞行器穿越日界线时要遵守一条特殊的规则:从西向东的当日日期重用,从东向西则换为次日时间(撕去日历1页).
(二)朔望月与阴历
月亮(太阴)从西向东绕地球公转,同时地球又带着它从西向东绕太阳公转,三者的相对位置在不断地变化,从地球上看月亮,它被太阳照亮的部分呈规律性的盈亏变化——月相变化.月亮处于太阳与地球之间时,看不到月亮,称为“朔”,为夏历的初一.有时月亮恰好挡住太阳射向地球某部的光线,称为“日食”——分日全食、日环食及日偏食三种.
地球处于中间时,我们看到满月,称为“望”,为夏历的十五或十六日,有时地球恰好挡住太阳射向月球的光线,称为“月食”——分月全食和月偏食两种.月球转到地球公转轨道附近时,我们看到半圆形的月亮,西半明称为“上弦”,一般为夏历的初八,东半明称为“下弦”,一般为夏历的二十三.从望到下次望,称为“朔望月”,平均29天12小时44分2.8秒.
海水日间上涨称为“潮”,夜间上涨称为“汐”,是受月球为主家属太阳的引力所致,每24小时52分左右涨落各两次,以逢朔望日的子正和午正的“子午潮”为大,称“大潮”,上下弦时为小,称“小潮”,所以民谚有:“初八二十三,到处是泥滩”.
伊斯兰历依据朔望月,为纯阴历,每年12个月,平年单月30天,双月29天,30年里有11年为闰年,闰年的12月为30天.月序规律,日期跟月相和潮汐周期一致,但年均比回归年约短11天,新年可能在寒暑各季,跟动植物的生长周期不协调,只有伊斯兰历国家和地区才使用.
(本文初稿为笔者在老年学校的讲稿,后刊载在台北《科学月刊》1995年3、7、8期,现作了一些增删)
(三)回归年与阳历
地球总是斜着身子向着太阳,赤道平面与地球公转轨道平面保持23度26分交角,形成南北半球相反的寒暑周期.地球连续两次通过赤道平面与地球公转轨道平面交点春分点,称为1回归年(太阳年),长度为365.24219日.从地球上看来,似乎太阳在1年里于恒星(二十八宿)间绕行了1周,其视运动轨迹称为“黄道”,将其划分为24等份,为二十四节气.
公元前46年，罗马帝国皇帝儒略·恺撒采用埃及天文学家索西根尼制订的儒略历，1、3、5、7、8、10、12月为31天,4、6、9、11月为30天,2月平年28天,闰年29天;公元321年,罗马帝国皇帝君士坦丁将星期作为儒略历日期的参照系;儒略历4年1闰，年均365.25日，比回归年长11分余，经1600年后,已超出12天，影响到农业生产和复活节的准确性。罗马教皇格里高利十三世于1582年采用意大利医生利奥制订的格里历:4的整倍数年份为闰年，但不是400整倍数的世纪年如1700、1800、1900年为平年，即400年97闰，年均365.2425日(365天5小时49分12秒)，比回归年约长26秒,并将1582年10月4日的次日改为15日。
(四)世纪与年代
格里历纪年以公元1~100年为公元1世纪……1901~2000年为公元20世纪,它是从“1”起计的.1850年,Chronicle(年代)一词逐渐流行,它是从“0”起计的,如公元1990~1999年称为20世纪90年代.为了使“世纪”与“年代”相协调有人建议以“年代”为准,十位数整齐划一,且符合计算机广泛应用的时代潮流,并规定和认同公元1世纪只有99年,以便解决未设立公元0年的困惑.
笔者认为宜以约定俗成和尊重历史为原则,如果硬要统一从“0”起计,世纪数就必须减1,公元1~100年即公元1世纪,就要改称为0世纪,公元20世纪就要改称为19世纪;其实世纪和年、月、日一样,为序数词,只不过汉语省略了“第”字,1月1日,不能称为0月0日.
笔者认为可以找到世纪与年代两者相安的办法──实行双轨制:由于一生中难遇到世纪年,所以宜专指,不必划归年代管辖,建议规定并认同每世纪初的1~9年称为“某世纪初年”,某世纪11~19年称为“某世纪一十年”,并应该与其它八个年代一样得到广泛的应用.
(本文初稿为笔者在老年学校的讲稿,后分3篇刊载在台北《科学月刊》1995年3、7、8期,现略作增删)
(五)夏历
我国在夏朝已形成阴月阳年合历雏形,绝大多数时间沿用其月序(雨水所在月为正月),故名夏历,为我国古代的文化科技瑰宝.“文革”时期以“四旧”为由更名“农历”.其实它并不囿于农圈,海内外华夏同胞和许多周边国家均用其跟公历对照使用.夏历历月类同伊斯兰历,但用“定朔法”,以朔为每月初一,比伊斯兰历约早2日,且大小月无定序,常有2~4个连大月和2个连小月,不便记忆和使用.
夏历将冬至(这天阳光垂直于北回归线)到次年冬至──“岁实”(回归年)依黄道角度等分为二十四节气,为夏历的阳历成分.冬至~小雪等十二中气(简称气,关键性节气)为夏历冬月等相应月份的标志,而十二个节气(简称节)可在相应月的上半月或前个月的下半月,如大雪可在冬月的上半月或十月的下半月.
由于地球公转轨道是椭圆形的,冬至和小寒距太阳较近,合计约长29天10小时,夏至和小暑距太阳较远,约长31天10小时,冬季每个月的中气日期移动不大,其余季度的中气日期逐渐推迟,终会落在月末,使下个月,成为有节无气,19个回归年约与235个朔望月等长,但只有228个中气,必定有7个月缺中气,在某月后,就称“闰某月”,意为其附属之月,该年称为闰年,有13个月,约384天左右.民谚说:“3年两头闰,3年两不闰”.巧妙地使平均历年近似回归年,回归年与朔望月协调一致.
凡缺中气的月份都是闰月吗?也不尽然.如甲子(1984)年闰十月和次年正月均无中气,该定哪个月为闰月呢?这种情况发生在年前或年尾,某月十五为节,初一和三十各有一个气,临近的数月里就会出现两个缺中气的月份,这时得安排冬至所在月为冬月.因而甲子年冬至和大寒所在月为冬月,十月后缺中气之月为闰十月,雨水之月例外的成为腊月,雨水后面的缺再气之月仍安排为正月.
秦代以前,闰月安排在第十三月,到了汉初,改在九月之后,称为“后九月”,汉武帝太初元年(公元104年),四川阆中落下闳与邓平等天文学家研制的《太初历》,当时采用“平气法”,规定缺中气月为闰月.
西方也是依黄道角度等分为十二宫,据《中国大百科全书•天文学》318-319页引述我国现代著名科学史家钱宝琮的文章：“《汉书•律历志》中载有十二次起讫度数，它们是和二十四节气相对应的，以十二节气为各次的起点，十二中气为各次的中点，不过因岁差的影响，逐渐变化，明末以十二中气为各次的起点，十二节气为各次的中点，如冬至和摩羯宫、我国古代的星纪、丑宫相对应”.它们跟公历日期、夏历月份及地支生肖的对应关系如下表.
黄道十二宫十二次十二辰二十四节气地支生肖及日期的对应表
十二次 十二辰 十二宫 公历 夏历 地支生肖 中气 节气 公历
星纪
丑宫
摩羯座 12.22 冬月 子 鼠
冬至 小寒1.06
玄枵
子宫
宝瓶座 01.20 腊月 丑 牛
大寒 立春02.04
诹訾
亥宫
双鱼座 02.19 正月 寅 虎
雨水 惊蛰03.06
降娄
戌宫
白羊座 03.21 二月 卯 兔
春分 清明04.05
大梁
酉宫
金牛座 04.20 三月 辰 龙
谷雨 立夏05.06
实沈
申宫
双子座 05.21 四月 巳 蛇
小满 芒种05.21
鹑首
未宫
巨蟹座 06.21 五月 午 马
夏至 小暑07.07
鹑火
午宫
狮子座 07.23 六月 未 羊
大暑 立秋08.07
鹑尾
巳宫
室女座 08.23 七月 申 猴
处暑 白露09.07
寿星
辰宫
天秤座 09.07 八月 酉 鸡
秋分 寒露09.23
大火
卯宫
天蝎座 10.23 九月 戌 狗
霜降 立冬11.07
析木
寅宫
人马座 11.22 十月 亥 猪
小雪 大雪12.07
注:每年同名中气多与黄道十二宫日期相同.
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(本文初稿曾在2004年6月21日在广东省天文学会学术会上交流,现略作增删)
(五)永久历(格里历修订方案)
格里历为世界大多数国家和民众所通用，月序和平闰年透明易记,但存在月份长度达4种，季度长度达3种，年均比回归年约长26秒,每3320年相差1天,年首和日期未定点,缺乏天文意义等缺点。1843年，意大义修道院院长马斯特罗菲尼提出每季度13周的《世界历》方案。我们对格里历、黄道十二宫、二十四节气和曾一平教授的《连大月历》等进行研究分析后，集众家之长，并加以创新，克服了格里历的不足之处。
(1)十二中气与黄道十二宫唐开元十七年(公元729年)天文历算学家僧一行的<大衍历>,废弃按时间长度等分“岁实”(回归年),改按黄道角度等分为二十四节气——“定气法”安排太阳运行表.据科学史家钱宝琮论证,明朝用古代的十二次和十二辰翻译西方的黄道十二宫,如星纪宫——丑宫——摩羯座,跟冬至相对应……;虽然岁差已使春分点缓缓西移，但原有星座日期被中外辞书和民众沿用至今,从星座间距看来,巨蟹座附近为31天,摩羯座附近为30天,为大小月次序提供了科学的参照依据。
(2)月份与季度1、2、4、8、11、12月与平年9月为30天，3、5、6、7、10月及闰年9月为31天，依序称为第一至第四季度。
(3)年首年首在黄道定点才具有天文意义.太阳垂直于北回归线的冬至为元旦(多在现历12月22日).
(4)闰周4的整倍数年份为闰年，但128的整倍数如2048、2176、2304、2432、2560AD为平年。我国现代历算学家曾次亮据我国数千年日月蚀资料计算，回归年1世纪初为365.2423155日，19世纪末为365.24219879日[1]。则本世纪末应为36.2421875日，刚好128年减1闰,本方案具有前瞻性.
(5)星期7日星期制是格里历日期的参照系.1956年联合国社经理事会因《世界历》方案破坏了星期连续纪日制,审议被无限期搁置,故维持7日循环周是明智的.
(6)讨论本方案在连大月历的基础上加以改进,使历月间和历季间大体平衡,兼顾历月跟二十四节气——黄道十二宫长度基本相符,具有天文意义,成为“定气法”的十二气历,克服了格里历的缺陷,比北宋沈括的“平气法”十二气历前进了一大步,方便记忆、推算和使用。
(本文初稿曾在2004年6月21日在广东省天文学会学术会上交流,现略作增删)
(六)节气星座时辰日晷
---将1天划分为十二时辰1年划分为黄道十二宫和二十四节气
日晷景点和教具作为科教扶贫项目,赠送给老少边穷乡镇和希望小学.日晷和圭表是我国传统文化的瑰宝,它科学地将1天划分为十二时辰,将1回归年划分为十二次(即西方的黄道十二宫,星纪宫即摩羯宫)和二十四节气,每宫含1气与1节,如摩羯宫含冬至与小寒..发展是最好的继承.笔者用现代天文、地理及数学知识研究元代天文历法学家、数学家郭守敬（1231~1316AD）的仰仪及历代日晷,自主创新开发出可用不锈钢、玻璃、塑料、瓷器等不同材质制成各种规格的实用新型专利《节气星座时辰日晷》科普文化景点及教具兼智力装饰品系列，专利号：ZL00251258.0。
全球各地晴日有数小时日照的地方均可建造日晷景点，尤其是旅游胜地、学校、疗养院及海外华人聚居地等;诚邀旅游、教育部门、教仪厂、瓷碗厂、投资商家等合作开发,笔者愿为文化事业作贡献,可规模化生产日晷教具兼智力装饰品。
《赤道日晷与回归线日晷组合》:赤道日晷创造性地作成圆环状，双面标十二生肖、十二时辰、24小时，圆心有太极八卦璇玑板（或十字交差），赤道日晷下半跟回归线圆柱面(或多棱柱面）日晷衔接；回归线日晷纬线上标二十四节气、黄道十二宫（节气与星座英汉名、古代名对照）及其公历日期。日晷按当地的纬度固定，阳光通过圆心孔（或十字交差）在回归线日晷晷面显影，在经线上显示当地时间（跟北京时间相对照），在纬线上显示二十四节气、黄道十二宫(古今名称和英汉对照)及其公历日期，为小学<自然>和中学<地理>的形象化教具,直观演示天体运行规律，普及天文、地理和历法知识，展示中华文化的博大精深，源远流长，增强民族自信心、自豪感和凝聚力，创导人与自然和谐，指导工农业生产和医学保健，启迪智慧，发展文化旅游事业，提高所在地的知名度，吸引中外游客。
已用不锈钢和玻璃制成直径36厘米的赤道日晷与回归线多棱柱面日晷组合及碗型日晷样品,各地广告装饰店技师在笔者指导下,按日晷样品放大制作,就地安装,并提供深入浅出的解说词。