曆法科普知識講座

曆法科普知識講座第一講(待續)

(本文初稿為筆者在老年學校的講稿,後刊載在台北《科學月刊》1995年3、7、8期,現稍作整理)

根據地球和月球的運行週期,協調和安排年、月、日等的長度與順序的法則,稱為“曆法”.

(一)太陽日

地球從西向東自轉,形成白晝(面向太陽)和黑夜(背向太陽)交替,由於地球繞太陽公轉的軌道為橢圓形的,冬天離太陽近些,所以真太陽日並不一樣長.曆法上取1年裏的真太陽日的均值,稱為“平太陽日”.太陽達天球子午線時為當地正午12時正.為了使大家有共同的時間標準,1884年花生豆國際天文會議決定以倫敦格林尼治天文台的子午線為地球經線0度,其時間為世界標準時間——世界時.全球依經線每15度劃分一個時區:東經7.5度~西經7.5度為零時區,採用世界時……東經172.5度~180度(國際日期變更系線)為東12區,日界線~西經172.5度為西12區,同一時區的時間相同,時區間僅有小時數的差別,分秒數完全一樣,東西12區相差24小時.依據國界、島嶼、河流、地形劃分時區,允許有一些出入.我國統一採用東經120度為標準時間.

日界線從北極經北令海峽,穿太平洋180度附近,繞過依歸屬劃分的島嶼,而有些曲折,直達南極.當輪船和飛行器穿越日界線時要遵守一條特殊的規則:從西向東的當日日期重用,從東向西則換為次日時間(撕去日曆1頁).

(二)朔望月與陰曆

月亮(太陰)從西向東繞地球公轉,同時地球又帶着它從西向東繞太陽公轉,三者的相對位置在不斷地變化,從地球上看月亮,它被太陽照亮的部分呈規律性的盈虧變化——月相變化.月亮處於太陽與地球之間時,看不到月亮,稱為“朔”,為夏曆的七年級.有時月亮恰好擋住太陽射向地球某部的光線,稱為“日食”——分日全食、日環食及日偏食三種.

地球處於中間時,我們看到滿月,稱為“望”,為夏曆的十五或十六日,有時地球恰好擋住太陽射向月球的光線,稱為“月食”——分月全食和月偏食兩種.月球轉到地球公轉軌道附近時,我們看到半圓形的月亮,西半明稱為“上弦”,一般為夏曆的初八,東半明稱為“下弦”,一般為夏曆的二十三.從望到下次望,稱為“朔望月”,平均29天12小時44分2.8秒.

海水日間上漲稱為“潮”,夜間上漲稱為“汐”,是受月球為主家屬太陽的引力所致,每24小時52分左右漲落各兩次,以逢朔望日的子正和午正的“子午潮”為大,稱“大潮”,上下弦時為小,稱“小潮”,所以民諺有:“初八二十三,到處是泥灘”.

伊斯蘭曆依據朔望月,為純陰曆,每年12個月,平年單月30天,雙月29天,30年裏有11年為閏年,閏年的12月為30天.月序規律,日期跟月相和潮汐週期一致,但年均比迴歸年約短11天,新年可能在寒暑各季,跟動植物的生長週期不協調,只有伊斯蘭曆國家和地區才使用.

(本文初稿為筆者在老年學校的講稿,後刊載在台北《科學月刊》1995年3、7、8期,現作了一些增刪)

(三)迴歸年與陽曆

地球總是斜着身子向着太陽,赤道平面與地球公轉軌道平面保持23度26分交角,形成南北半球相反的寒暑週期.地球連續兩次通過赤道平面與地球公轉軌道平面交點春分點,稱為1迴歸年(太陽年),長度為365.24219日.從地球上看來,似乎太陽在1年裏於恆星(二十八宿)間繞行了1周,其視運動軌跡稱為“黃道”,將其劃分為24等份,為二十四節氣.

公元前46年，羅馬帝國皇帝儒略·愷撒採用埃及天文學家索西根尼制訂的儒略曆，1、3、5、7、8、10、12月為31天,4、6、9、11月為30天,2月平年28天,閏年29天;公元321年,羅馬帝國皇帝君士坦丁將星期作為儒略曆日期的參照系;儒略曆4年1閏，年均365.25日，比迴歸年長11分餘，經1600年後,已超出12天，影響到農業生產和復活節的準確性。羅馬教皇格里高利十三世於1582年採用意大利醫生利奧制訂的格里曆:4的整倍數年份為閏年，但不是400整倍數的世紀年如1700、1800、1900年為平年，即400年97閏，年均365.2425日(365天5小時49分12秒)，比迴歸年約長26秒,並將1582年10月4日的次日改為15日。

(四)世紀與年代

格里曆紀年以公元1~100年為公元1世紀……1901~2000年為公元20世紀,它是從“1”起計的.1850年,Chronicle(年代)一詞逐漸流行,它是從“0”起計的,如公元1990~1999年稱為20世紀90年代.為了使“世紀”與“年代”相協調有人建議以“年代”為準,十位數整齊劃一,且符合計算機廣泛應用的時代潮流,並規定和認同公元1世紀只有99年,以便解決未設立公元0年的困惑.

筆者認為宜以約定俗成和尊重歷史為原則,如果硬要統一從“0”起計,世紀數就必須減1,公元1~100年即公元1世紀,就要改稱為0世紀,公元20世紀就要改稱為19世紀;其實世紀和年、月、日一樣,為序數詞,只不過漢語省略了“第”字,1月1日,不能稱為0月0日.

筆者認為可以找到世紀與年代兩者相安的辦法──實行雙軌制:由於一生中難遇到世紀年,所以宜專指,不必劃歸年代管轄,建議規定並認同每世紀初的1~9年稱為“某世紀初年”,某世紀11~19年稱為“某世紀一十年”,並應該與其它八個年代一樣得到廣泛的應用.

(本文初稿為筆者在老年學校的講稿,後分3篇刊載在台北《科學月刊》1995年3、7、8期,現略作增刪)

(五)夏曆

我國在夏朝已形成陰月陽年合曆雛形,絕大多數時間沿用其月序(雨水所在月為正月),故名夏曆,為我國古代的文化科技瑰寶.“文革”時期以“四舊”為由更名“農曆”.其實它並不囿於農圈,海內外華夏同胞和許多周邊國家均用其跟公曆對照使用.夏曆歷月類同伊斯蘭曆,但用“定朔法”,以朔為每月七年級,比伊斯蘭曆約早2日,且大小月無定序,常有2~4個連大月和2個連小月,不便記憶和使用.

夏曆將冬至(這天陽光垂直於北迴歸線)到次年冬至──“歲實”(迴歸年)依黃道角度等分為二十四節氣,為夏曆的陽曆成分.冬至~小雪等十二中氣(簡稱氣,關鍵性節氣)為夏曆冬月等相應月份的標誌,而十二個節氣(簡稱節)可在相應月的上半月或前個月的下半月,如大雪可在冬月的上半月或十月的下半月.

由於地球公轉軌道是橢圓形的,冬至和小寒距太陽較近,合計約長29天10小時,夏至和小暑距太陽較遠,約長31天10小時,冬季每個月的中氣日期移動不大,其餘季度的中氣日期逐漸推遲,終會落在月末,使下個月,成為有節無氣,19個迴歸年約與235個朔望月等長,但只有228箇中氣,必定有7個月缺中氣,在某月後,就稱“閏某月”,意為其附屬之月,該年稱為閏年,有13個月,約384天左右.民諺説:“3年兩頭閏,3年兩不閏”.巧妙地使平均歷年近似迴歸年,迴歸年與朔望月協調一致.

凡缺中氣的月份都是閏月嗎?也不盡然.如甲子(1984)年閏十月和次年正月均無中氣,該定哪個月為閏月呢?這種情況發生在年前或年尾,某月十五為節,七年級和三十各有一個氣,臨近的數月裏就會出現兩個缺中氣的月份,這時得安排冬至所在月為冬月.因而甲子年冬至和大寒所在月為冬月,十月後缺中氣之月為閏十月,雨水之月例外的成為臘月,雨水後面的缺再氣之月仍安排為正月.

秦代以前,閏月安排在第十三月,到了漢初,改在九月之後,稱為“後九月”,漢武帝太初元年(公元104年),四川閬中落下閎與鄧平等天文學家研製的《太初曆》,當時採用“平氣法”,規定缺中氣月為閏月.

西方也是依黃道角度等分為十二宮,據《中國大百科全書•天文學》318-319頁引述我國現代著名科學史家錢寶琮的文章：“《漢書•律曆志》中載有十二次起訖度數，它們是和二十四節氣相對應的，以十二節氣為各次的起點，十二中氣為各次的中點，不過因歲差的影響，逐漸變化，明末以十二中氣為各次的起點，十二節氣為各次的中點，如冬至和摩羯宮、我國古代的星紀、醜宮相對應”.它們跟公曆日期、夏曆月份及地支生肖的對應關係如下表.

黃道十二宮十二次十二辰二十四節氣地支生肖及日期的對應表

十二次　十二辰　十二宮　公曆　夏曆　地支生肖　中氣　節氣　公曆

星紀

醜宮

摩羯座　12.22　冬月　子　鼠

冬至　小寒1.06

玄枵

子宮

寶瓶座　01.20　臘月　醜　牛

大寒　立春02.04

諏訾

亥宮

雙魚座　02.19　正月　寅　虎

雨水　驚蟄03.06

降婁

戌宮

白羊座　03.21　二月　卯　兔

春分　清明04.05

大梁

酉宮

金牛座　04.20　三月　辰　龍

穀雨　立夏05.06

實沈

申宮

雙子座　05.21　四月　巳　蛇

小滿　芒種05.21

鶉首

未宮

巨蟹座　06.21　五月　午　馬

夏至　小暑07.07

鶉火

午宮

獅子座　07.23　六月　未　羊

大暑　立秋08.07

鶉尾

巳宮

室女座　08.23　七月　申　猴

處暑　白露09.07

壽星

辰宮

天秤座　09.07　八月　酉　雞

秋分　寒露09.23

大火

卯宮

天蠍座　10.23　九月　戌　狗

霜降　立冬11.07

析木

寅宮

人馬座　11.22　十月　亥　豬

小雪　大雪12.07

注:每年同名中氣多與黃道十二宮日期相同.

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(本文初稿曾在2004年6月21日在廣東省天文學會學術會上交流,現略作增刪)

(五)永久歷(格里曆修訂方案)

格里曆為世界大多數國家和民眾所通用，月序和平閏年透明易記,但存在月份長度達4種，季度長度達3種，年均比迴歸年約長26秒,每3320年相差1天,年首和日期未定點,缺乏天文意義等缺點。1843年，意大義修道院院長馬斯特羅菲尼提出每季度13周的《世界歷》方案。我們對格里曆、黃道十二宮、二十四節氣和曾一平教授的《連大月曆》等進行研究分析後，集眾家之長，並加以創新，克服了格里曆的不足之處。

(1)十二中氣與黃道十二宮唐開元十七年(公元729年)天文歷算學家僧一行的<大衍曆>,廢棄按時間長度等分“歲實”(迴歸年),改按黃道角度等分為二十四節氣——“定氣法”安排太陽運行表.據科學史家錢寶琮論證,明朝用古代的十二次和十二辰翻譯西方的黃道十二宮,如星紀宮——醜宮——摩羯座,跟冬至相對應……;雖然歲差已使春分點緩緩西移，但原有星座日期被中外辭書和民眾沿用至今,從星座間距看來,巨蟹座附近為31天,摩羯座附近為30天,為大小月次序提供了科學的參照依據。

(2)月份與季度1、2、4、8、11、12月與平年9月為30天，3、5、6、7、10月及閏年9月為31天，依序稱為第一至第四季度。

(3)年首年首在黃道定點才具有天文意義.太陽垂直於北迴歸線的冬至為元旦(多在現歷12月22日).

(4)閏周4的整倍數年份為閏年，但128的整倍數如2048、2176、2304、2432、2560AD為平年。我國現代歷算學家曾次亮據我國數千年日月蝕資料計算，迴歸年1世紀初為365.2423155日，19世紀末為365.24219879日[1]。則本世紀末應為36.2421875日，剛好128年減1閏,本方案具有前瞻性.

(5)星期7日星期制是格里曆日期的參照系.1956年聯合國社經理事會因《世界歷》方案破壞了星期連續紀日製,審議被無限期擱置,故維持7日循環周是明智的.

(6)討論本方案在連大月曆的基礎上加以改進,使歷月間和歷季間大體平衡,兼顧歷月跟二十四節氣——黃道十二宮長度基本相符,具有天文意義,成為“定氣法”的十二氣歷,克服了格里曆的缺陷,比北宋沈括的“平氣法”十二氣歷前進了一大步,方便記憶、推算和使用。

(本文初稿曾在2004年6月21日在廣東省天文學會學術會上交流,現略作增刪)

(六)節氣星座時辰日晷

---將1天劃分為十二時辰1年劃分為黃道十二宮和二十四節氣

日晷景點和教具作為科教扶貧項目,贈送給老少邊窮鄉鎮和希望國小.日晷和圭表是我國傳統文化的瑰寶,它科學地將1天劃分為十二時辰,將1迴歸年劃分為十二次(即西方的黃道十二宮,星紀宮即摩羯宮)和二十四節氣,每宮含1氣與1節,如摩羯宮含冬至與小寒..發展是最好的繼承.筆者用現代天文、地理及數學知識研究元代天文曆法學家、數學家郭守敬（1231~1316AD）的仰儀及歷代日晷,自主創新開發出可用不鏽鋼、玻璃、塑料、瓷器等不同材質製成各種規格的實用新型專利《節氣星座時辰日晷》科普文化景點及教具兼智力裝飾品系列，專利號：ZL00251258.0。

全球各地晴日有數小時日照的地方均可建造日晷景點，尤其是旅遊勝地、學校、療養院及海外華人聚居地等;誠邀旅遊、教育部門、教儀廠、瓷碗廠、投資商家等合作開發,筆者願為文化事業作貢獻,可規模化生產日晷教具兼智力裝飾品。

《赤道日晷與迴歸線日晷組合》:赤道日晷創造性地作成圓環狀，雙面標十二生肖、十二時辰、24小時，圓心有太極八卦璇璣板（或十字交差），赤道日晷下半跟迴歸線圓柱面(或多稜柱面）日晷銜接；迴歸線日晷緯線上標二十四節氣、黃道十二宮（節氣與星座英漢名、古代名對照）及其公曆日期。日晷按當地的緯度固定，陽光通過圓心孔（或十字交差）在迴歸線日晷晷面顯影，在經線上顯示當地時間（跟北京時間相對照），在緯線上顯示二十四節氣、黃道十二宮(古今名稱和英漢對照)及其公曆日期，為國小<自然>和中學<地理>的形象化教具,直觀演示天體運行規律，普及天文、地理和曆法知識，展示中華文化的博大精深，源遠流長，增強民族自信心、自豪感和凝聚力，創導人與自然和諧，指導工農業生產和醫學保健，啟迪智慧，發展文化旅遊事業，提高所在地的知名度，吸引中外遊客。

已用不鏽鋼和玻璃製成直徑36釐米的赤道日晷與迴歸線多稜柱面日晷組合及碗型日晷樣品,各地廣告裝飾店技師在筆者指導下,按日晷樣品放大製作,就地安裝,並提供深入淺出的解説詞。