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协调世界时
2016-03-25
 
协调世界时

协调世界时,又称世界标准时间或世界协调时间,简称UTC(英文“Coordinated Universal Time”/法文“Temps Universel Coordonné”),是最主要的世界时间标准,其以原子时秒长为基础,在时刻上尽量接近于格林尼治标准时间。中华人民共和国采用ISO 8601:2000的国家标准GB/T 7408-2005《数据元和交换格式 信息交换 日期和时间表示法》中亦称之为协调世界时。中华民国采用CNS 7648的《资料元及交换格式–资讯交换–日期及时间的表示法》(与ISO 8601类似)称之为世界协调时间。

协调世界时是世界上调节时钟和时间的主要时间标准,它与0度经线的平太阳时相差不超过1秒,并不遵守夏令时。协调世界时是最接近格林尼治标准时间(GMT)的几个替代时间系统之一。对于大多数用途来说,UTC时间被认为能与GMT时间互换,但GMT时间已不再被科学界所确定。

协调世界时(UTC)正式形成于1960年国际无线电咨询委员会的374号建议中,该建议由多国时间实验室共同提出。人们对该时间系统进行过数次调整,直到1972年引入了闰秒机制,调整工作得以简化。也有很多人提议用一个没有闰秒的时间系统来替换掉协调世界时,但目前尚未就此达成一致。

现行的协调世界时根据国际电信联盟的建议《Standard-frequency and time-signal emissions》(ITU-R TF.460-6)所确定。 UTC基于国际原子时,并通过不规则的加入闰秒来抵消地球自转变慢的影响。闰秒在必要的时候会被插入到UTC中,以保证协调世界时UTC与世界时UT1相差不超过0.9秒。

英语 CUT Coordinated Universal Time
法语 TUC Temps Universel Coordonné
妥协用法 UTC
非官方英语反向缩略语:Universal Time Coordinated
非官方法语反向缩略语:Universel Temps Coordonné

协调世界时的缩写为UTC。国际电信联盟希望协调世界时能够在所有语言有单一的缩写。英语和法语区的人同时希望各自的语言缩写-CUT和TUC能够成为国际标准,结果最后妥协使用UTC,这个缩写跟从世界时的变种(UT0、UT1、UT2、UT1R等等)的缩写的模式。

协调世界时把时间分为天、小时、分钟和秒。通常,天是使用格里历(公历)定义的,但也能使用儒略日。每天包含24小时,每小时包含60分钟。一分钟通常有60秒,但加入了随机的闰秒后,一分钟可能是61秒或59秒。因此,在UTC系统的时间尺度中,秒和比秒小的单位(毫秒、微秒等)其长度是固定的,但是对于分钟和比分还大的单位(小时、天、周等),其长度是可变的。国际地球自转服务组织(IERS)做出插入闰秒的决定,并至少在加入前6个月发布在该组织的“公告C”中。闰秒是无法提前很早预知的,因为地球的自转速率是不可预测的。

几乎所有的UTC天都包含 86,400 SI秒,即每分钟正好有60秒。然而,由于一个平太阳日比 86,400 SI秒稍微长一些,偶尔会有一个UTC天的最后一分钟被调整为61秒。多出的这一秒被称为闰秒,它体现了上一闰秒后比平太阳日多出来的全部时长(大约每天2毫秒)。一个UTC天的最后一分钟也可以是59秒,以此来适应地球自转得更快的情况,但是这样的可能性很小,至今还没有出现过。UTC天的长度不规则意味着带小数的儒略日和UTC时间不能很好的对应。

为了保证协调世界时很接近世界时UT1,UTC从基于TAI的线性方程转变成另一方程时,偶尔会出现不连续点。这些不连续点以闰秒的形式体现出来,这些不连续点就是造成了UTC天的长度不规则的闰秒。IERS规定不连续点仅出现在6月或12月底,但也有规定将3月或者9月作为备选。国际地球自转服务组织(IERS)跟踪并公布UTC时间和世界时的差别,即DUT1 = UT1 - UTC,另外,IERS也负责引入不连续的闰秒来保证它们的时间差DUT1在±0.9秒之间。

由于时间膨胀效应,不在大地基准面或者快速运动的的标准时钟,将不会和UTC时间保持同步。因此,在必要的时候,从大地基准面时钟有确定关系的时钟那里获取的遥感信号,可以用来提供UTC时间,比如装在航天器等位置上的时钟。

如果查询不到描述两UTC时刻之间闰秒数量的列表,就不可能计算出这段时间内的精确时差。相应的,计算出一段以未来时刻为终点的时间间隔的时差也是不可能的,因为其中可能包含了数量不定的闰秒(比如,“现在”和“2099-12-31 23:59:59”之间有多少TAI秒)。因此,许多要求长期(多年)高精度测量的科学应用使用TAI来代替UTC时间。TAI也经常被用在不能处理闰秒的系统中。GPS时总是恰好比TAI时落后19秒(TAI时和GPS时都不受UTC中引入的闰秒影响)。

国际原子时的误差为每日数纳秒,而世界时的误差为每日数毫秒。对于这种情况,一种称为协调世界时的折衷时标于1972年面世。为确保协调世界时与世界时相差不会超过0.9秒,在有需要的情况下会在协调世界时内加上正或负闰秒。因此协调世界时与国际原子时之间会出现若干整数秒的差别。位于巴黎的国际地球自转事务中央局负责决定何时加入闰秒。

1884年,在华盛顿召开了国际子午线会议(International Meridian Conference),英国格林尼治皇家天文台的当地平太阳时被指定为通用日,以午夜零时作为当天的起点。这种规定符合民用格林尼治时间(GMT),民用GMT自1847年起就在大不列颠岛使用。相比之下,天文GMT开始于当天午夜后12小时的中午,直到1925年1月1日都是如此。与之相反,航海GMT开始于当天午夜前12小时的中午,至少到了1805年英国皇家海军还在使用,航海GMT在其他地方又被使用了更长的时间,因为1884年的国际子午线会议提到了它。1884年,有三分之二的图表和地图使用格林尼治子午线(Greenwich Meridian)作为它们的本初子午线(Prime Meridian)。1928年,国际天文联合会(International Astronomical Union)引入了世界时(UT)的概念来指代GMT,UT的一天开始于GMT的午夜。直到19世纪50年代,广播时间信号都是基于世界时UT,因此基于地球的自转。

1955年,铯原子钟的发明,提供了一种比天文观测更稳定且更方便的守时机制。1956年,美国国家标准局(U.S. National Bureau of Standards)和美国海军天文台(U.S. Naval Observatory)开始研究基于原子频率的时间尺度。到了1959年,这些时间尺度被用来生成WWV时间信号,并通过广播它们的无线电台广为人知。1960年,美国海军天文台、英国格林尼治皇家天文台以及英国国家物理实验室(UK National Physical Laboratory)协调了它们的无线电广播,由此时间的步长和频率的变化得到了协调,这样产生的时间尺度也被正式命名为“协调世界时”。

1958年,将新确立的铯原子跃迁频率和历书秒联系起来的数据被公布 。当历书秒在支配太阳系行星和卫星运动的定律中充当自变量时,历书秒这种时间间隔可以使得这些定律能够准确预测太阳系中天体的观测位置。在观测精度允许的范围内,历书秒的长度是一定的,就像原子秒一样。这次公布的数据使得原子秒的某一长度值可以很好地用于天体运动定律中。

1961年,国际时间局开始在国际上协调不同的UTC时间( 但是直到1967年国际天文学联合会才采用“协调世界时”这个命名)。从那以后,每几个月就会出现时间跳跃的情况,频率的改变发生在每年的年末。每次跳跃都使时间增加100毫秒,这种UTC时间旨在能和世界时UT2保持很近似。

1967年,国际单位制秒根据铯原子钟产生的频率被重新定义,这样定义的秒实际上和历书时的秒长度一样。这个频率就是1958年以来暂时用于TAI时间的频率。很快人们发现让不同长度的UTC秒和SI秒并存于TAI中是不对的。人们认为,时间信号保持在一个恒定的频率会更好,而那个频率应该和SI秒相符合。因此,有必要依赖于时间跳跃来保持时间信号和世界时UT很接近。人们在一个被称为“跳跃原子时”(SAT)的服务中尝试了这项实验,SAT时的秒长和TAI时的秒长一致,另外SAT使用了长度为200毫秒的时间阶跃来保持其和世界时UT2的同步。

在UTC以及SAT系统中进行频繁的时间跳跃并不令人满意。1968年,G. M. R. Winkler以及铯原子钟的发明人Louis Essen,各自独立地提出时间阶跃的长度应仅为1秒。连同UTC的秒长应和TAI的秒长一致的观点,这样的系统最终得到了认可。UTC时间的最后一次不规则时间跳跃发生在1971年底,其长度为0.107758TAI秒,因此UTC时间1972年1月00:00:00恰好等于TAI时间的1972年1月00:00:10,这样一来UTC和TAI之间的时间差就被调整为了整数秒。同时,UTC时间每秒的变化和TAI的变化精确地一致。另外,UTC时间也开始在时刻上更接近UT1而非UT2。一些报时信号开始播报UT1和UTC之间的修正值DUT1,来满足那些需要比当前UTC更接近UT1的应用。

这套时间系统被应用于许多互联网和万维网的标准中,例如,网络时间协议(NTP, Network Time Protocol)就是协调世界时在互联网中使用的一种方式。

在军事中,协调世界时区会使用“Z”来表示。而在航空上,所有使用的时间划一规定是协调世界时。而且Z在无线电中应以北约音标字母读作“Zulu”,协调世界时也会被称为“Zulu time”。比如说飞机在香港时间(UTC+8)18:00整起飞,就会写成1000z,又或者读作“1000Zulu”。

如果本地时间比UTC时间快,例如中国大陆、香港、澳门、台湾、蒙古国、新加坡、马来西亚、菲律宾、澳大利亚西部的时间比UTC快8小时,就会写作UTC+8,俗称东8区。相反,如果本地时间比UTC时间慢,例如夏威夷的时间比UTC时间慢10小时,就会写作UTC-10,俗称西10区。

依据国际南极条约,南极使用UTC,而UTC的时间就是等于GMT的时间。

当地研究人员所用的时间则与其母国同步。

美国的史考特研究站是最多人拜访的地区之一,他们在冬天采用UTC+12,夏天则采用UTC+13。

由于北极位于北冰洋上,并非属于任何一国之领土,但是很靠近俄罗斯跟加拿大,而事实上,北极距离加拿大领土超过770公里,早已超过一般常用的经济海域,北极属国际公海区域,依此,北极时区,亦为UTC。



世界时

世界时(Universal Time,简称UT)是一种以格林尼治子夜起算的平太阳时。世界时是以地球自转为基准得到的时间尺度,其精度受到地球自转不均匀变化和极移的影响,为了解决这种影响,1955年国际天文联合会定义了UT0、UT1和UT2三个系统:
UT0系统是由天文观测直接测定的世界时,未经任何改正。该系统曾长期被认为是稳定均匀的时间计量系统,得到过广泛应用
UT1系统是在UT0的基础上加入了极移改正 Δλ,修正地轴摆动的影响。
UT2系统是在UT1基础上加入了地球自转速率的季节性改正 ΔT

它们之间的关系可以表示为:
UT1 = UT0 + Δλ
UT2 = UT1 + ΔT



格林尼治标准时间

格林尼治标准时间(中国大陆翻译:格林尼治平均时间或格林尼治标准时间,台、港、澳翻译:格林威治标准时间;英语:Greenwich Mean Time,GMT)是指位于英国伦敦郊区的皇家格林尼治天文台的标准时间,因为本初子午线被定义为通过那里的经线。

自1924年2月5日开始,格林尼治天文台每隔一小时会向全世界发放调时信息。

理论上来说,格林尼治标准时间的正午是指当太阳横穿格林尼治子午线时(也就是在格林尼治上空最高点时)的时间。由于地球在它的椭圆轨道里的运动速度不均匀,这个时刻可能与实际的太阳时有误差,最大误差达16分钟。

由于地球每天的自转是有些不规则的,而且正在缓慢减速,因此格林尼治时间已经不再被作为标准时间使用。现在的标准时间,是由原子钟报时的协调世界时(UTC)。



原子时

国际原子时(TAI)是根据以下秒的定义的一种国际参照时标, 属于国际单位制。

1967年第13届国际计量大会上通过一项决议,定义一秒为铯-133原子基态两个超精细能级间跃迁辐射9,192,631,770周所持续的时间。其起点为世界时1958年的开始。



原子钟

原子钟是一种时钟,它以原子共振频率标准来计算及保持时间的准确。原子钟是世界上已知最准确的时间测量和频率标准,也是国际时间和频率转换的基准,用来控制电视广播和全球定位系统卫星的讯号。

原子钟并不使用放射性计时,而是使用电子转变能级时释放的精确微波讯号。早期的原子钟为附上工具的激微波。今天最好的原子钟是以原子喷泉中冷原子的吸收光谱法作为基础的。

利用原子迁越来估算时间的概念在1879年首次由开尔文男爵提出。磁共振的方法则由伊西多·拉比在1930年代发展出来,并成为制作原子钟的核心技术。1945年,拉比首次公开宣称原子束磁共振可用于制作钟表。第一个原子钟是氨微波激射器,1949年制成于美国的国家标准局(National Bureau of Standards)。但这个原子钟还没有现在的石英钟准确。1955年,第一个精确的原子钟由路易斯·埃森根据铯-133的迁越制成于英国国家物理实验室。铯原子钟的标度依照天文学的星历时(ET)。自1950年代以来,原子钟开始依靠氢-1、铯-133和铷-87的超精细迁越制造。第一个商业化的原子钟是National Company制造的Atomichron,这种原子钟在1956年至1960年间售出至少50个。这些初代商业原子钟巨大而笨重,1964年被更轻巧的机架式原子钟取代。2004年8月,国家标准技术研究所的科学家发明出了芯片尺寸的原子钟,根据研究人员所述,这种新的原子钟比其同类要小100倍,所需能量不过125mW。因此该原子钟可以使用电池来续航,2011年此技术开始商业化。



儒略历

儒略历,是格里历的前身,由罗马共和国独裁官儒略·凯撒采纳埃及亚历山大的希腊数学家兼天文学家索西琴尼计算的历法,在公元前45年1月1日起执行,取代旧罗马历历法的一种历法。一年设12个月,大小月交替,四年一闰,平年365日,闰年于二月底增加一闰日,年平均长度为365.25日。由于累积误差随着时间越来越大,1582年后被教皇格里高利十三世改善,变为格里历,即沿用至今的公历。现今儒略历只有阿索斯神权共和国和一些北非的柏柏尔人使用。

一月Januarius名字来自古罗马神话的神雅努斯。
二月Februarius名字来自古罗马的节日Februa。
三月Martius名字来自古罗马神话的战神玛尔斯。
四月Aprilis名字来自古罗马的词aperire,意思为“开始”,意味着春天开始。
五月Maius名字来自古罗马神话的土地女神迈亚,或来自拉丁语词maiores(意为“较年长者”)。
六月Junius名字来自古罗马神话的女神朱诺,或来自拉丁语词iuniores(意为“较年轻者”)。
七月原名Quintilis,后改Julius。古罗马历只有10个月,这是第五月,原名是“第五”的意思,因为凯撒是这月出生的,经元老院一致通过,将此月改为凯撒的名字“儒略”。
八月原名Sextilis,后改Augustus。原名是“第六”的意思,因为后来独裁者屋大维是死于此月,元老院将此月改为他的称号“奥古斯都”。
九月September拉丁语“第七”的意思。
十月October拉丁语“第八”的意思。
十一月Novembris拉丁语“第九”的意思。
十二月December拉丁语“第十”的意思。

公元前738年古罗马沿用古希腊历法,1星期=8日,1个月=33或35日(6x33+4x35),1年=10个月=338日,加Intercalaris(27日)=365日

公元前713年古罗马历法,Intercalaris及Mercedinus合并,每两年1个Intercalaris(22日),再两年1个Mercedinus(23日),每年=365.25日

此处所谓的失閠,是调整公元前713年至公元前46年的历差至365.2455=3日

及至格里历在公元1582年颁行,明明岁差22日,儒略历计365.25,是多计12日,但只是删除10日,

其原因是要再公元前713年至公元前46年到365.2425=2日

但始终未能以1月1日成为冬至日,原因是公元前46年颁行儒略历是在Mercedinus后的第一日

罗马失闰

因当时僧侣错误理解“隔三年设置一闰年”,以致每三年设置了一个闰年。奥古斯都为了纠正了以上闰年过多的错误,故取消12年之间三次的闰年,拟补累积误差的天数。此后按儒略历原来的设计,每四年有一次闰年。

然而,此间究竟何年是平年或者闰年,不同学者之间仍然有异说,尚无定论:

学者         日期     每三年的闰年(公元前)                            闰年重新开始        第一儒略日         第一调准日

可能正确的候选解读

Scaliger    1583年   42, 39, 36, 33, 30, 27, 24, 21, 18, 15, 12, 9        公元8年        公元前45年1月2日     公元4年2月25日

Bennett     2003年   44, 41, 38, 35, 32, 29, 26, 23, 20, 17, 14, 11, 8    公元4年        公元前46年12月31日   公元前1年2月25日

证实错误的候选解读

Bünting     1590年   45, 42, 39, 36, 33, 30, 27, 24, 21, 18, 15, 12       公元4年        公元前45年1月1日     公元前1年2月25日

Christmann  1590年   43, 40, 37, 34, 31, 28, 25, 22, 19, 16, 13, 10       公元7年        公元前45年1月2日     公元4年2月25日

Harriot   1610年之后 43, 40, 37, 34, 31, 28, 25, 22, 19, 16, 13, 10       公元4年        公元前45年1月1日     公元前1年2月25日

Kepler      1614年   43, 40, 37, 34, 31, 28, 25, 22, 19, 16, 13, 10       公元8年        公元前45年1月2日     公元4年2月25日

Ideler      1825年   45, 42, 39, 36, 33, 30, 27, 24, 21, 18, 15, 12, 9    公元8年        公元前45年1月1日     公元4年2月25日

Matzat      1883年   44, 41, 38, 35, 32, 29, 26, 23, 20, 17, 14, 11       公元4年        公元前45年1月1日     公元前1年2月25日

Soltau      1889年   45, 41, 38, 35, 32, 29, 26, 23, 20, 17, 14, 11       公元8年        公元前45年1月2日     公元4年2月25日

Radke       1960年   45, 42, 39, 36, 33, 30, 27, 24, 21, 18, 15, 12       公元4年        公元前45年1月1日     公元前1年2月25日

西历日期与儒略历日期的差距

1582年:
格里历10月15日,合儒略历10月5日,或之后的日期:格里历日期减10日等于儒略历日期。

1583年-1699年:
格里历日期减10日等于儒略历日期。

1700年(格里历没有闰日,但儒略历有):
格里历2月28日,合儒略历2月18日,或之前的日期:格里历日期减10日等于儒略历日期。
格里历3月1日,合儒略历2月19日,或之后的日期:格里历日期减11日等于儒略历日期。

1701年-1799年:
格里历日期减11日等于儒略历日期。

1800年(格里历没有闰日,但儒略历有):
格里历2月28日,合儒略历2月17日,或之前的日期:格里历日期减11日等于儒略历日期。
格里历3月1日,合儒略历2月18日,或之后的日期:格里历日期减12日等于儒略历日期。

1801年-1899年:
格里历日期减12日等于儒略历日期。

1900年(格里历没有闰日,但儒略历有):
格里历2月28日,合儒略历2月16日,或之前的日期:格里历日期减12日等于儒略历日期。
格里历3月1日,合儒略历2月17日,或之后的日期:格里历日期减13日等于儒略历日期。

1901年-2099年:
格里历日期减13日等于儒略历日期。

2100年(格里历没有闰日,但儒略历有):
格里历2月28日,合儒略历2月15日,或之前的日期:格里历日期减13日等于儒略历日期。
格里历3月1日,合儒略历2月16日,或之后的日期:格里历日期减14日等于儒略历日期。



儒略年

儒略年(符号:a)是天文学中测量时间的测量单位,定义的数值为365.25天,每天为国际单位的86400秒,总数为31,557,600秒。这个数值是西方社会早期使用儒略历中年的平均长度,并且是这个单位的名称。然而,因为儒略年只是测量时间的单位,并没有针对特定的日期,因此儒略年与儒略历或任何其他的历都没有关联,也与许多其他型式年的定义没有关联。

儒略年既不是测量上的基本单位,也不是被国际单位制(SI)认可的单位。不过,天文学家和其他科学家使用它是为了方便测量长的时段,作为以天表达会笨拙不便的时间单位。因为儒略年是日的累积,使用时也会让人误解,也难怪多数人将它当成是年。例如,冥王星的轨道周期是248儒略年(248a),比用90,590日更容易表达。由于这个缘故,国际天文联合会(IAU)才会推荐。

儒略年是定义距离测量单位光年的基础。

一百个儒略年(36,525日)称为儒略世纪,一千个儒略年(365,250日)称为儒略千年。这个单位是用来计算太阳系的历表。

历元(Epochs)

历元是天文学上特殊的一个明确的瞬间。为了实用的缘故,每50年会选择一个新的历元标准。

现在的历元标准是儒略历元J2000.0。它正确的时刻是TT格里历(不是儒略历)2000年1月1日12:00(很接近格林威治平正午,但不是恰好)。在名称里的J表示在之前或之后的其他历元也都是儒略年365.25日的间隔。例如,未来的历元J2100.0的却时间隔是从J2000.0起间隔36,525日(儒略世纪)的2100年1月1日(日期仍然相同是因为格里世纪2000-2100与儒略世纪的日数相同)。

因为儒略年不会与格里历一年的长度相同,天文学的历元会与格里历的日期在数百年后产生分歧。

从地球测量的天体位置和事件,会随着时间变化。因此,当测量或预报天体位置时,都必需配属和指定适当的历元。

儒略年,是一致的时间间隔,不要与在漫长的历史岁月里会变动的儒略历混淆。天文学上的儒略年从未被编予序号,天文学家也跟世界各地一样遵守历法大会的决议:在1582年10月15日格里历被介绍之后开始采用格里历(或因为国家与地区的不同而稍晚),而在之前使用的是儒略历。

儒略年不能和天文上使用的儒略日(还有儒略记日或JDN)混淆。尽管名称很相近,但二者之间的关连却很少。儒略日是从指定的,被称为起始历元的参考日期开始所经历(累计)的整数日数。儒略日是单一的以日计数不参考任何历中的日、月或年,是特殊的只有日和十进制小数下的时间。



儒略日

儒略日(Julian Day)是在儒略周期内以连续的日数计算时间的计时法,主要是天文学家在使用。

儒略日数(Julian Day Number,JDN)的计算是从格林威治标准时间的中午开始,包含一个整天的时间,起点的时间(0日)回溯至儒略历的公元前4713年1月1日中午12点(在格里历是公元前4714年11月24日),这个日期是三种多年周期的共同起点,且是历史上最接近现代的一个起点。例如,2000年1月1日的UT12:00是儒略日2,451,545。

儒略日期(Julian date,JD)是以格林威治标准时中午12:00的儒略日加上那一天的瞬时时间的分数。儒略日期是儒略日添加小数部分所表示的儒略日数。例如,2013年1月1日00:30:00(UT)是儒略日期2,456,293.520833。

儒略周期(Julian Period)是开始于公元前4713年,长达7980年的纪年法,被用于历史上各种不同历法的日期转换。公元2016年是儒略周期的6729年,下一个儒略周期将开始于公元3268年。

儒略日起点

儒略日的起点订在公元前4713年(天文学上记为 -4712年)1月1日格林威治时间平午(世界时12:00),即JD 0指定为UT时间B.C.4713年1月1日12:00到UC时间B.C.4713年1月2日12:00的24小时。每一天赋予了一个唯一的数字,顺数而下,如:1996年1月1日12:00:00的儒略日是2450084。这个日期是考虑了太阳、月亮的轨道运行周期,以及当时收税的间隔而订出来的。Joseph Scaliger定义儒略周期为7980年,是因28、19、15的最小公倍数为28×19×15=7980。其中:

28年为一太阳周期(solar cycle),经过一太阳周期,则星期的日序与月的日序会重复。

19年为一太阴周期,或称默冬章(Metonic cycle),因235朔望月=19回归年,经过一太阴周期则阴历月年的日序重复。

15年为一小纪(indiction cycle),此为罗马皇帝君士坦丁一世所颁,每15年评定财产价值以供课税,成为古罗马用的一个纪元单位,

故以7980年为一儒略周期,而所选的起点公元前4713年,则是这三个循环周期同时开始的最近年份。

由于儒略日数字位数太多,国际天文学联合会于1973年采用简化儒略日(MJD),其定义为MJD = JD - 2400000.5。MJD相应的起点是1858年11月17日世界时0时。



历元

历元,在天文学是一些天文变数作为参考的时刻点,例如天球座标或天体的椭圆轨道要素,因为这些会受到摄动而随着时间变化。这些会随着时间变动的天文变量可能包括天体的平黄经或平近点角、轨道相对于参考平面的交点、轨道近日点和远日点或拱点的方向、其轨道半长轴的大小等等。

在中国古代历法中,则为历法起算的基准点。对天球坐标来说,其他时刻天体的位置可以依据岁差和天体的自行而计算出。在轨道根数的情况下,就必须考虑其他物体产生的扰动才能计算出另一时刻的轨道根数。

现在使用的标准历元是J2000.0,即TT(Terrestrial Time)时间2000年1月1日12:00。前缀“J”代表这是一个儒略历元(Julian epoch)。在使用J2000.0前的标准历元是B1950.0,前缀“B”代表这是一个贝塞耳历元(Besselian epoch)。

贝塞耳历元在1984年前使用,而现在使用的是儒略历元。

亨利·德雷珀目录使用B1900.0,B1900.0纪元在天文学上使用。因为恒星的赤经和赤纬会因岁差之缘故改变,天文学家经常定义某一纪元作为参考点。B1900.0纪元标准已经被后继标准所取代:B1950.0以及现在使用的J2000.0纪元标准。前缀"B"代表这是一个贝塞耳纪元而非一个儒略纪元。

对轨道参数的历元经常会同时给出TT时间,有如下几种格式:
格里日期加上24小时时间格式:2000年1月1日,12:00 TT
格里日期加上分数日:2000年1月1.5TT
儒略日加上分数日:JDT 2451545.0
NASA/NORAD的Two-Line Elements格式加上分数日:00001.50000000



罗马历

罗马历(英语:Roman Calendar),为实行于古代罗马王政时期的历法。罗马历起源于太阴历,把每年分为十个月到十三个月,直到公元前46年被儒略历取代为止。这段时期的历法,亦有称之为儒略前历法。

古罗马城是由传奇的领袖罗慕路斯(Romulus)大约建于前753年。初期是承继希腊历法,在前738年实行。罗马历法可以说是非常混乱,无人了解其法则,现时的知识很多都是来自估计。罗马历法定一年有304日, 分10个月(六个月30日及4个月31日),以三月份(March)作为新年及一年之始。这十个月的名称分别是Martius, Aprilis, Maius, Junius, Quintilis, Sextilis, September, October, November 及 December,最后的六个字是表示五至十的拉丁文。但与一太阳年约365日相比相差了61日,当时的罗马人似乎忽略这些日子,只把它当成无名称及不定期的月份,成为年与年之间无一定规律的冬日。

后来为了补偿这少了的日数,第二任的罗马领袖陆马·庞培留斯(Numa Pompilius,前715 - 前673),于前713年,在年之前加上January及年开尾加上February两个月份造成一年12个月共355日。至公元前452年,罗马人将February移至January及March之间。虽然加了两个月成355日 但仍与回归年不吻合。为了调整至回归年,Numa Pompilius 每隔一年下令在February之后加上一个特别月Intercalaris或Mercedinus,Mercedinus一般有22或23日。

到了前46年,罗马历情况非常混乱,古罗马儒略·恺撒(Julius Caesar)要在 Mercedinus 的特别月里加入90日,才能恢复月份的季节。他根据埃及亚历山大的天文家索西琴尼(en:Sosigenes of Alexandria)建议,修订古罗马历而制定儒略历(Julian Calendar)。将一年分为十二个月,规定单数月为31日,双数月为30日,通常二月是29日(平年),每四年设置一闰年,闰年的二月加多一日成为30日。因此平年有6*31+5*30+29=365日,二闰年有6*31+6*30=366。四年里总共有365*3+366=1461日,平均每年日数为1461/4=365.25,较准确回归年365.2422相差0.0078日,即是每128年会有一日偏差。



公历

现行公历(拉丁语:Calendarium Gregorianum,又译格里历、国瑞历、额我略历、格列高利历、格里高利历),是由意大利医生兼哲学家阿洛伊修斯·里利乌斯改革儒略历制定的历法,由罗马大公教会教宗格列高利十三世在1582年颁行。公历是阳历的一种,于1912年开始在中国正式采用,取代农历。因农历等中国传统历法是阴阳历,故公历在中文中又称阳历、西历、新历。格里历与儒略历一样,格里历也是每四年在2月底置一闰日,但格里历特别规定,除非能被400整除,所有的世纪年(能被100整除)都不设闰日;如此,每四百年,格里历仅有97个闰年,比儒略历减少3个闰年。格里历的历年平均长度为365.2425日,接近平均回归年的365.242199074日,即约每3300年误差一日,也更接近春分点回归年的365.24237日,即约每8000年误差一日;而儒略历的历年为365.25日,约每128年就误差一日。到1582年时,儒略历的春分日(3月21日)与地球公转到春分点的实际时间已相差10天。因此,格里历开始实行时,将儒略历1582年10月4日星期四的次日,为格里历1582年10月15日星期五,即有10天被删除,但原星期的周期保持不变。格里历的纪年沿用儒略历,自传统的耶稣诞生年开始,称为“公元”,亦称“西元”。

月名由来
一月 Januarius 名字来自古罗马神话的神雅努斯。
二月 Februarius 名字来自古罗马的节日Februus(斋戒月)。
三月 Martius 名字来自古罗马神话的战神玛尔斯。
四月 Aprilis 名字来自古罗马的词aperire,意思为“开始”,意味着春天开始。
五月 Maius 名字来自古罗马神话的土地女神迈亚,或来自拉丁语词 maiores(意为“较年长者”)。
六月 Junius 名字来自古罗马神话的女神朱诺,或来自拉丁语词 iuniores(意为“较年轻者”)。
七月 原名Quintilis,后改Julius。古罗马历只有10个月,这是第五月,原名是“第五”的意思,因为凯撒是这月出生的,经元老院一致通过,将此月改为凯撒的名字“儒略”。
八月 原名Sextilis,后改Augustus。原名是“第六”的意思,因为后来屋大维是死于此月,元老院将此月改为他的称号“奥古斯都”。
九月 September 拉丁语“第七”的意思。
十月 October 拉丁语“第八”的意思。
十一月 Novembris 拉丁语“第九”的意思。
十二月 December 拉丁语“第十”的意思。

格里历的闰年

由于太阳直射点的回归运动周期为365天5小时48分46秒(合365.242199074天)即一回归年,格里历把一年定为365天。所余下的时间约为四年累计一天,加在二月里,所以平常年份每年365天,二月为28天,闰年为366天,二月为29天。因此,每400年中有97个闰年,闰年在2月末增加一天,闰年366天。
1.闰年的计算方法:公元纪年的年数可以被四整除,即为闰年;世纪数被100整除为平年,被400整除的才为闰年。纪元是从传说的耶稣诞生那年算起。
2.格里历每月有月大、月小和月平的说法,月大为31天,月小为30天,月平只有2月,为28天(闰年29天)。
3.参考:朔望月的长度大约在29.27至29.83天之间变动著,长期的平均长度是29.530588天= 29天12小时44分2.8秒

天主教国家以外的采用

欧美地区

格里历1582年10月15日,合儒略历1582年10月5日,只有意大利、波兰、西班牙、葡萄牙开始用格里历,日期跳过10日。由于新历法是教皇颁布的,新教国家予以抵制。直到18世纪,大英帝国,包括英格兰、苏格兰、以及现在美国的一部分才采纳格里历,也就是儒略历 1752年 9月2日星期三的次日是格里历1752年9月14日星期四,日期跳过11日。

值得注意的是,1582年,罗马教廷减去的是10天,而到1752年修改历法的时候却减去了11天的原因其实很简单,这涉及到了闰年的问题,闰年的计算方法:公元纪年的年数可以被四整除,即为闰年;被100整除而不能被400整除为平年;被100整除也可被400整除的为闰年。而1600年和1700年的2月都是29天,原来在1800年之前的闰年计算方法中没有把被100整除而不能被400整除的年份算为平年,更没有考虑到被100整除也可被400整除的算为闰年。所以罗马教廷把1700年的2月算成29天,而1600年的2月却是阴差阳错地恰好与现行的历法相符。结果1582年到1752年之间,当时历法算法和现行历法算法实际只相差了1天。

在阿拉斯加,儒略历1867年10月6日星期五的次日是格里历10月18日星期五。之所以连续二日星期五是因为“阿拉斯加时刻”从“亚洲时刻”改成“北美时刻”,使得国际换日线从阿拉斯加之东移往之西。此事是因为美国从沙俄买入阿拉斯加,并发生在创造时区之前。

瑞典在1699年有计划从儒略历改成格里历,但预定的办法是取消自1700年至1740年原有的11闰日,即2月29日,以期求渐进在最后将日期与格里历接轨。在此四十年间,瑞典历与儒略历以及格里历日期将完全不同。此制度明显足以使得此期间的瑞典事件发生在何日记录不易的困扰。更糟糕的是,此制度施行不佳,而1704年及1708年应已排除的闰日仍被使用。此时瑞典历日期应比格里历慢8日,但事实上是慢10日。卡尔十二世国王承认渐进改历没有见效而抛弃之,但不是直接改用格里历,而是决定改回儒略历,方法是1712年2月29日的次日加上2月30日,日期再度比格里历慢11日。瑞典最后在1753年采用格里历,就是当年儒略历 2月17日星期三的次日是格里历3月1日星期四。

俄罗斯在1917年发生的十月革命(开始于儒略历10月25日,合格里历11月7日)后,以1918年1月24日的命令接受格里历,也就是儒略历1918年1月31日 星期三的次日是格里历1918年2月14日星期四。

最后采用格里历的国家是土耳其,在1926年。

伊斯兰教国家仍然使用伊斯兰历;佛教国家采纳佛教历,纪元使用佛教纪元,即公元2016年为佛教纪元佛祖诞辰2560年。

东亚的采用

中国在1912年1月1日,中华民国成立时,以公历取代传统的农历,定格里历为国历,年份同时采用公元纪年以及民国纪年。民国纪年以中华民国成立的1912年为首年,即中华民国元年等于1912年、中华民国二年等于1913年等(公元纪年减1911,即等如民国纪年),“中华民国X年”一般简称为“民国O年”、“民X”。但中国不久后进入不同军阀使用不同历法的军阀割据时期。1928年10月国民党北伐统一中国,中华民国政府命令自1929年1月1日起使用公历。1949年10月1日,中华人民共和国成立,取代中华民国统治中国大陆,继续使用公历,但仅使用公元纪年。而中华民国退守台湾后,仍在其有效统治的台湾地区同时使用公元以及民国纪年,台湾民间亦然,直至今日。

台湾于1895年(明治28年)成为日本帝国殖民地,官方采用公历。1919年改行公历新年,但实际上日本人使用公历,台湾人仍习惯使用农历。直到皇民化运动期间的1940年2月8日,台湾总督府公告废止农历新年,订农历新年起连续五日为“劳动服务周”。至1945年,台湾主权移交中华民国,继续使用公历,但年份改用民国纪年。1955年,中华民国政府机关恢复农历新年休假。台湾国语惯称公历为国历,台语则称为新历(sin-lik),为旧历(kū-lik)的对比。

日本在1873年(明治6年)1月1日,以公历取代传统天保历,但年份不使用公元纪年,而使用日本天皇年号纪年:明治元年等于1868年,大正元年等于1912年,昭和元年等于1926年,平成元年等于1989年,一直至今。民间常使用公元(西暦)纪年,但政府较少使用之。

朝鲜受到日本影响,在1896年1月1日采用公历。

外推格里历

为了某些目的,格里历能向启用前的日期延伸而制作外推格里历(en:proleptic Gregorian calendar),但应谨慎使用。

为了一般目的,1582年10月15日之前发生的事件日期仍应以当时采用的儒略历日期表示,而不应“溯及既往”转换成外推格里历。

然而,在1582年10月4日以后才启用格里历的国家的事件较有争议。因为改变启用格里历前的历史纪录将会荒谬,所以为避免争议,应注明是哪一种历法的日期。例如,乔治·华盛顿出生于儒略历1732年2月11日,合格里历1732年2月22日,而当时大英帝国用儒略历。

格里历日期与儒略历日期的差距

1582年:
格里历10月15日,合儒略历10月5日,或之后的日期:格里历日期减10日等于儒略历日期。

1583年——1699年:
格里历日期减10日等于儒略历日期。

1700年(格里历没有闰日,但儒略历有):
格里历2月28日,合儒略历2月18日,或之前的日期:格里历日期减10日等于儒略历日期。
格里历3月1日,合儒略历2月19日,或之后的日期:格里历日期减11日等于儒略历日期。

1701年——1799年:
格里历日期减11日等于儒略历日期。

1800年(格里历没有闰日,但儒略历有):
格里历2月28日,合儒略历2月17日,或之前的日期:格里历日期减11日等于儒略历日期。
格里历3月1日,合儒略历2月18日,或之后的日期:格里历日期减12日等于儒略历日期。

1801年——1899年:
格里历日期减12日等于儒略历日期。

1900年(格里历没有闰日,但儒略历有):
格里历2月28日,合儒略历2月16日,或之前的日期:格里历日期减12日等于儒略历日期。
格里历3月1日,合儒略历2月17日,或之后的日期:格里历日期减13日等于儒略历日期。

1901年——2099年:
格里历日期减13日等于儒略历日期。

2100年(格里历没有闰日,但儒略历有):
格里历2月28日,合儒略历2月15日,或之前的日期:格里历日期减13日等于儒略历日期。
格里历3月1日,合儒略历2月16日,或之后的日期:格里历日期减14日等于儒略历日期。

格里历一年每月天数

月份 1月 2月              3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月

天数  31  28(闰年为29天) 31  30  31  30  31  31  30  31   30   31

格里历闰年计算方法

世纪年 400的倍数 100的倍数 4的倍数

结果       闰      不闰      闰

注:增加4000的倍数不闰更准确,但目前还是2016年,不足4000年和8000年,因此尚未用到。

数值

当格里历考虑到平年和闰年时,总共有14种可能的组合。

如果再将复活节的日期变动加入,格里历总共有70种的组合变化。

一年的平均长度是365.2425天= 52.1775 星期,8,765.82 时 = 525,949.2 分 = 31,556,952 秒(平太阳,不是公制)。除了闰秒之外,这些数值都是准确的。

平年是365天 = 8,760时 = 525,600分 = 31,536,000秒。

闰年是366天 = 8,784 时 = 527,040分 = 31,622,400秒。

从1971年开始,有些年份会因为地球自转不规则的增长,进行一次或多次的闰秒调整,到目前为止这些都是正闰秒的调整,平均是每18个月一次。

由于闰日是在一年之中多插入的一天,所以某一天是一年中的第几天不是很容易计算的。但日历在3月到7月和8月到12月是重复的模式,日数分别是31、30、31、30、31,各别的总天数都是153天。事实上,不包含2月在内,连续5个月的日数和都是153天。

格里历在400年的周期中有146,097天,恰好是20,871 星期。所以,例如,格里历七年、407年、807年、1207年、1607年、2007年的日期与星期是完全相同的。

这也造成以星期天开始的月份(会有13日星期五)较其他的周日多,最常见的是每4800个月会有688个月的第一天是星期日(或是172/1200),而只有684个月(或是171/1200)是从星期六开始,后面对此会有详细的说明。

在中间没有遇到世纪数而减除闰年的情况下,较小的循环周期是28年(1,461星期)。星期与日期重现的关系是6、11、12、28、或40年,6与11年的间隔只可能出现在平年,28与40年则只出现在闰年,而12年的间隔则出现在含有删除闰年的世纪年的时段。 容易记住的概略秒数是一年有pie*107秒。

主日字母可以帮你分辨在格里高利改革以后,14种不同的形式应该用在哪一年中,他所依据的是2月最后一天是星期几。

格里高利的日期序列,也称为Rata Die,是开始于西元元年1月1日的日期序列,今天(世界时2016年8月3日)的格里历日期序列是736179,比简化儒略日多678576日,比儒略日少1721425天,而儒略日是2457604。

准确性

格里历比儒略历每400年少3次闰日,平均太阳日是365.2425日,比起平均回归年的365.2422日,每3300年误差1日。比起儒略历平均一年365.25日的128年误差1日而言,格里历更精确。不过相比起伊朗历每141,000年内背离太阳循环一天仍有所误差。



阳历

阳历(又称太阳历,英语:Solar Calendar),为据地球围绕太阳公转轨道位置,或地球上所呈现出太阳直射点的周期性变化,所制定的历法;不据月亮的月相周期。

在华语文化中,“阳历”一词有时会被特指为公历,以与中国传统的农历或阴历有所区别。

回归阳历

在地球围绕太阳公转过程中,春分阳光直射在赤道时,当天昼夜时间平均,之后北半球的日照时间逐渐变长,气温随之昇高,直至夏至阳光直射在北回归线时,日照时间达到最长,接着日照时间逐渐变短,到秋分阳光再次直射赤道,昼夜时间又再平均,此后北半球日照时间逐渐变短,气温跟着降低,直至冬至阳光直射在南回归线时,日照时间达到最短,后来日照时间逐渐变长,再回到春分昼夜平分(南半球的日照时间在夏至时达最短,冬至时达最长,与北半球相反),依此太阳直射点周期性变化,2000年时计365天5小时48分45.19秒(或计365.2421897天),定为一个回归年,所制定的历法,称为“回归阳历”。

以下为回归阳历:
格里历(Gregorian calendar),即公历,1年分为12个月。
儒略历(Julian calendar),1年分为12个月。
巴哈伊历(Bahá'í calendar),1年分为19个月。
科普特历(Coptic calendar),1年分为13个月。
伊朗历(Iranian calendar),1年分为12个月。

上述历法皆以365天定为一年,与回归年有所误差,籍由置闰的方式,在指定的期间加入一天,被延长的一年称之为闰年,其他称为平年。

恒星阳历

在地球围绕太阳公转过程中,观察天体上各恒星变化,会发现太阳与黄道带星群存在一个周期变化,依此太阳在黄道带位置的周期性变化,2000年时计365天6小时9分9.76秒(或计365.256363004天),定为一个恒星年,所制定的历法,称为“恒星阳历”。

以下为恒星阳历:
印度历(Hindu calendar)。
孟加拉历(Bengali calendar)。
马来亚历(Malayalam calendar)。
泰米尔历(Tamil calendar)。



恒星年

恒星年是太阳在天球上返回到对恒星而言的相同位置上的时间。恒星年是地球的轨道周期。一恒星年等于365.25636042 平太阳日,即365日6小时9分钟10秒。一个真实的周期数总与两个天体相对的周期数相差整整一周。回归年比恒星年短20分钟又24秒。

“恒星年”是地球围绕太阳公转的真正周期,也就是地球围绕太阳公转360°。

太阳相对于恒星的运动

即使在黎明之际的东方天空,也不可能同时看见太阳和星星,总要等待一、二个星期才能看出移动的现象。例如,在北半球的七月,在黎明的天空中是看不见猎户座的,但到了八月就能看见。经过一年的时间,所有的星座都会在天空中运转一周。

在黎明之前有规律的观察天空,比较会被注意到,也容易测量的运动是日出位置在南北方向上的移动。以这种运动定义的回归年是格裡历的基础,这也是许多文明会以特殊的恒星(像是天狼星)在东方的黎明之际能被观察到的那一天做为一年开始的原因。在史诗诗人赫西俄德的《工作和时日》中,一年之中播种、收获等等,都要参考特定的恒星首度在黎明之际被看见的日子来决定。

追溯到伊巴谷的时代,测量恒星的目的只是要确认回归年的确实长度。事实上,恒星年因为进动的缘故,恒星年比回归年长了一点点,一个恒星年大致等于1.0000385回归年(1 + 1/26000回归年)。这种差异是岁差造成的,这意味着经过长时间之后,以恒星年为基础的日历会逐渐和季节不同步,大约每71年会有一天的改变。



回归年

回归年(tropical year),也称为太阳年(solar year),是由地球上观察,太阳平黄经变化360°,即太阳再回到黄道(在天球上太阳行进的轨道)上相同的点所经历的时间。相对于分点和至点,精确的时间取决于你在黄道上所选择的点:从北半球的春分点,四个基础点之一,开始的称为春分点年;对在黄道上所有的点取平均值的年称为平回归年。岁实是中国用的回归年,是从冬至再回到冬至所经历的时间。

在地球上,人类注意到回归年的进展,从太阳缓慢的由南向北和再回头的运动,希腊人由带有“转动”意义的tropos引申出“tropical”这个字,中文的意思就是“回归”。太阳运行到最北边和最南边的回归分别由北回归线和南回归线标示,也是仍能看见“日正当中”的纬度。太阳位置可以由每天正午时指时针(一根垂直的柱子或棍子:圭)影子的长短来测量,这是测量每年长度最自然的方法:以日照来确认季节。

因为春分点受到进动的影响在黄道上退行,因此回归年比恒星年短一点,在2000年两者相差20.409分,在1900年是20.400分。

回归年是制定各种阳历(含现行公历)和阴阳历的基础,中国传统历法中将冬至点测量的一回归年称做一“岁”。

1回归年 = 365.2421990741日 = 365天5小时48分46秒

回归年,地球围绕太阳公转<360°。因回归年比恒星年短20分24秒,经过计算,地球在20分24秒的时间里,地球围绕太阳少公转约50.260角秒,所以回归年地球围绕太阳公转的角度是;360°—50.260角秒=359度59分9角秒740毫角秒。

由于回归年比恒星年短20分24秒,所以在25786年(365.2421990741*1440/20.4)的时间里退行一周,这就是岁差周期。

细微的区别

由于地球和月球重力的摄动和地球在椭圆形的公转轨道上速度不均,地球在轨道上的运动不规则。因此太阳连续两次通过黄道上选定点所花的的时间会因为选定的点的不同而改变。此外,昼夜平分点在轨道上的位置也会因为岁差而改变,结果是(下面再解释)一个回归年的长度会与在黄道上所选择的太阳必须回归的点有关联(在测量时,会与分点的移动一起改变)。

所以天文学家定义的“平回归年”是黄道上所有点的回归年的平均长度,他的长度是365.24219日(公制)。除此之外,回归年以黄道上的特殊点作了明确定义:最特别的是春分点年,以太阳在春分点做为起点与终点,它的长度是365.2424天。

对于其他的复杂变化,我们可以选择如何"固定一天的长度"来测量时间:公制的86400秒、定义的原子时、以月亮和行星运动定义的力学时、平太阳日、或地球相对于太阳的自转。如果使用时钟来测量平太阳日的时间,相对于使用日晷测定得到的时钟日,可以得到较长的稳定性。在一年的期间内,因为太阳日的长度每天都会变化,如同均时差所显示的,所以必须使用平太阳日。

有如在Error in Statement of Tropical Year的例子,使用“平回归年”取代上面所提到的“分点年”,严格来说是一种错误。"回归年"只能用天文上专业的术语“平回归年”,纽康的样式,365.24219天(公制)来取代。分点年的365.2424平太阳日也很重要,因为他是大部分太阳历的基础,但是他不是现代天文学中的“回归年”。

分点年的平太阳日数在数千年的期间内会在365.2424至365.2423之间震荡,但大部分的时段是365.2424天。这种长期的稳定是个很好的机会,因为在这个时代有自转的减速、平均轨道的加速、和地球轨道形状与公转状态的改变对春分点的影响,几乎都互相抵销掉了。

相对的,使用公制测量的平回归年会逐渐缩短,在公元200年它的值是365.2423天,而现在的值是365.2422天。

现代的平均值

以历元J2000.0(2000年1月1日)地球时为基准,由Moisson经由完整的分析,最后测定的回归年长度是:
365.242 190 419 SI days
由Meeus在较早时所做的完整解的值是:
〈这个值考量了线性的变化和其他与黄道有关的年〉
365.242 189 670天〈公制〉。
由于岁差的变动和地球轨道的变化,回归年的长度会作平稳的改变。这项线性的变化可以用多项式即时的表示:
差值〈天〉 = -0.000 000 061 62×天数〈自2000年起以儒略年显示的天数〉
或是每年约5mS,这意味着2000年来回归年的长度已经增长了10秒。

注:此处和后续的公式中,一天的长度都采用86400秒〈公制〉,与使用2000年历元起算的儒略年〈365.25天〉。时间的标示是以历表时为基础的地球时〈取代之前使用的历表时〉,与世界时不同,会跟随着变化莫测的地球自转适时的修正。两者之间的差异〈虽小但会累积,称为ΔT)〉会依据在地球上每日例行的观测去修正,以应用在像历法、天文学史的研究以及食的观测。

不同的长度

如同前面所提的,回归年的长度会根据所选的参考点而有些所不同。这个原因是,分点的进动是很稳定的但太阳的速度在一年中明显的有所不同,当地球在轨道的近日点时(目前在1月3日至4日),他的运动速度会比平均速度快(从地球看太阳也是如此);因此在黄道上到达近日点的时间会比较快一点(与恒星年的差额较小),而在这个点上测量的"回归年"便会比平均值长一点。在实际的情形则是测量太阳回至冬至点的回归年(日期在12月21日至22日),与近日点非常接近。

反过来,夏至点接近远日点,这时太阳在轨道上运行的速度比平均速度慢,因此需要比较长的时间才能(由岁差)到达(前一年的)定点(与在冬至点时经过相同的角距离),所以测量的回归年长度短于平均值。以昼夜平分点测量的值介于其间,而且现在测量的平回归年的长度也与上述的值接近。昼夜平分点相对于近日点绕行完整一周的时间(大约在21,000年),回归年的长度也会随同选择的定点,在平回归年的长度附近震荡。

目前在黄道上回到各主要点的回归年值和他们每年的变化如下式:
春分点:365.24237404 + 0.00000010338×a days
夏至点:365.24162603 + 0.00000000650×a days
秋分点:365.24201767 - 0.00000023150×a days
冬至点:365.24274049 - 0.00000012446×a days

注意这4个点的平均值是公制365.2422天(平回归年),以秒为单位来测量时,这些数值会越来越小,也意味着年会越来越短。现在,以秒为单位来测量实际的一天,正在缓慢且稳定的增长,所以一年确实的天数也正在逐渐减少。

历年

历法的规则和春分点

回归年最有趣的是如何保持历年与季节起点的同步,所有进步的太阳历都源自于古埃及算术的历法。这意味着设立简单的规则就可以达到最好的天文数值。 不过在阅读以下内容时,请读者注意,尽管儒略历、格历以及伊朗历、现代印度历都测量春分点,但中国历法其实是定冬至点的(《山海经》的“大荒东经”与“大荒西经”以神话语境分别记载6座日出之山与日落之山,按南北走向排列,最南位置乃冬至标志山,最北位置乃夏至标志山)。另外古埃及历法实际上其岁首跟天狼星有关,并非定春分点。古希腊有不少城邦以夏至(比如雅典)或者秋分为岁首。

在太阳历的历史上有5个著名的规则(估计的)被使用过,被使用或是被建议:

历法制定者                             平均天数                         相当于何时的一回归年

古埃及、晚商              365               = 365. 000 000 000           非常远古(数百万年)

凯撒、战国古六历(中国)  365 + 1/4         = 365. 250 000 000           数十万年前

教皇格里哥利13世、郭守敬  365 + 1/4 - 3/400 = 365. 242 500 000           大约公元前4000年

Khayyam                   365 + 8/33        = 365. 24 24 24 24           大约公元1000年

在历元2000.0的平回归年                      = 365. 242 190 419           公元2000年

von Madler                365 + 1/4 - 1/128 = 365. 242 187 500           预估在2024年至2048年之间

公元2001—2048年的春分点

地球时(与世界时的差值超过1分钟)

2001 20 13:32   2002 20 19:17   2003 21 01:01   2004 20 06:50
2005 20 12:35   2006 20 18:27   2007 21 00:09   2008 20 05:50
2009 20 11:45   2010 20 17:34   2011 20 23:22   2012 20 05:16
2013 20 11:03   2014 20 16:58   2015 20 22:47   2016 20 04:32
2017 20 10:30   2018 20 16:17   2019 20 22:00   2020 20 03:51
2021 20 09:39   2022 20 15:35   2023 20 21:26   2024 20 03:08
2025 20 09:03   2026 20 14:47   2027 20 20:26   2028 20 02:19
2029 20 08:03   2030 20 13:54   2031 20 19:42   2032 20 01:23
2033 20 07:24   2034 20 13:19   2035 20 19:04   2036 20 01:04
2037 20 06:52   2038 20 12:42   2039 20 18:34   2040 20 00:13
2041 20 06:08   2042 20 11:55   2043 20 17:29   2044 19 23:22
2045 20 05:09   2046 20 11:00   2047 20 16:54   2048 19 22:36

来源:Jean Meeus



阴历

阴历(英语:lunar calendar)又称太阴历,在天文学中与阳历对应,指主要按月亮的月相周期来安排的历法;不据地球围绕太阳公转轨道位置。它的一年有12个朔望月,约354或355日。主要根据月亮绕地球运行一周时间为一个月(29.5306天),大月30日,小月29日。

纯粹的阴历有伊斯兰历,而大部分通常说的阴历实际上据现代学者都是阴阳历,例如全世界所有华人及朝鲜、韩国和越南及明治维新前的日本均有使用的农历。

在农业气象学中,阴历略微不同于农历、殷历、古历、旧历,是指中国传统上使用的农历。而在天文学中认为农历实际上是一种阴阳历。

在古代农业经济中,春天播种、秋天收耕,本来阳历应更能反映农业周期,但不少古代历法都是由月亮算起,一个推测是黑夜中的月亮特别容易观察,月亮盈亏一目了然,直至天文技术成熟后,他们才能观察到太阳在历法中的作用。



阴阳历

阴阳合历(英语:lunisolar calendar)是许多文化采用的历法,它的日期指示月球的相位,年则与太阳相关。如果太阳年以回归年定义,则阴阳合历会配合其季节;如果是采用恒星年,则历法会以预测满月所在的星座来制定。通常还有一个额外的要求,就是年终的月必须是整数,在这种情况下,大多数的年有12个月,但每2-3年就会有一年有13个月。

在天文学中是指兼顾月相周期和太阳周运动所安排的历法。一年有12个朔望月,过若干年(一般为十九岁一章)安置一个闰月,使年的平均值大约与回归年相当。夏历就是阴阳历的一种,具体的历法还包括纪年(纪元)的方法。

单纯的“阳历”是指历法中只保证一年的时间与地球绕日运行周期基本一致,不考虑月份,中国的24节气就是纯阳历;单纯的“阴历”是指历法中只保证一个月的时间与月亮运行周期基本一致,不考虑年长,而阴阳历则既保证“年”与地球绕日周期的一致,又保证“月”与月亮周期的一致。以中国的农历为例,大小月分别为30天和29天,平均每月为29.5天,与月亮运行周期一致(参见朔望月);平年为354天或355天或353天,闰年为383天或384天或385天,每十九年平均为365.247天,与地球绕日运行周期一致(参见回归年)。

希伯来历、佛历、印度历、库德历、Bengali、和藏历,还有传统的中国农历、日本的和历、越南历、蒙古历,再加上古代希腊、科利尼、和巴比伦历都是阴阳历。也有些在南阿拉伯的古老前伊斯兰历是阴阳历的系统。中国、科利尼和希伯来的阴阳历或多或少的是追随着回归年;而佛历和印度历追随的是恒星年。因此,前三种历法有季节的想法在内,而后二者则以某个满月所在的星座来定年,藏历则受到中国和印度力的影响。据现代学者在皈依基督教之前日耳曼民族也使用阴阳历。

全阳历与阴历

伊斯兰历的日期与太阳无关,所以是阴历,而不是阴阳历。民用版的儒略历和格里历都是阳历,因为它们的日期与月相无关。

闰月的推定

当要确认是否要插入闰月时,一些历法依赖直接的观察,一些则比较太阳和月球的黄经度数。夏威夷人则是观察特定的几颗恒星和月球的关系。

另一方面,计算的阴阳历,要累积几个月才需要在那些年插入闰月是有一个固定的规则。要建构这样的一个历法(在原则上),回归年的长度除以朔望月的平均长度是:
12.368266......
将这个十进制值转为连分数的最佳近似值为([12; 2, 1, 2, 1, 1, 17, ...]),所以在下面的清单中列出了朔望月在分子,回归年在分母的整数的比值:

12 / 1 = 12 = [12] (误差 = -0.368266... 朔望月/年)
25 / 2 = 12.5 = [12; 2] (误差 = 0.131734... 朔望月/年)
37 / 3 = 12.333333... = [12; 2, 1] (误差 = -0.034933... 朔望月/年)
99 / 8 = 12.375 = [12; 2, 1, 2] (误差 = 0.006734... 朔望月/年)
136 / 11 = 12.363636... = [12; 2, 1, 2, 1] (误差 = -0.004630... 朔望月/年)
235 / 19 = 12.368421... = [12; 2, 1, 2, 1, 1] (误差 = 0.000155... 朔望月/年)
4131 / 334 = 12.368263... = [12; 2, 1, 2, 1, 1, 17] (误差 = -0.000003... 朔望月/年)

注意:没有计算的历法的年平均长度正好等于真实回归年的长度。使用不同的历法有不同的年平均长度和平均的每月长度,所以历法的月和月球朔望月之间的差距并不等于上面给出的值。

8年的循环(99个朔望月,包括99 – 8 X12 = 3个闰月)是古雅典历法使用的八年法(octaeteris)。8年的周期也曾在第三世纪初在罗马用来计算复活节(或旧的计算法)。

19年的循环(235过朔望月,包括235 – 19 X 12 = 7个闰月)是算数的阴阳历,也是经典的默冬章。它结合了8年和11年的周期,使误差逼近于1/19,这个循环可以截断为11年(跳过包括3个闰月的8年),之后又可以恢复为19年的巡环。默冬章的周期是整数的天数,然而实际的阴历月并不是整数的天数。它可以适用于一年365.25天,采用4 X 19年的卡利巴斯周期(Callippic cycle)的年平均值。

罗马从第三世纪至457年,采用84年的周期计算复活节的日期。岛屿基督教一直沿用至768年,当时的Bangor主教Bishop Elfodd说服他们采用St Augustine's mission改良的历法。84年的周期相当4 X 19年的卡利巴斯周期(包括 4 X 7个闰月)加上8年的周期(包括3个闰月),总共1039个月(包括31个闰月)。这给出的年平均为12.3690476..个月,一个周期为30681天。但比1039个朔望月短少1.28天,比84个回归年超出0.66天,比84个恒星年短少0.55天。

继默冬章之后的下一个近似值(连分数所产生的)所采用的是非常敏感的太阴周期(朔望月)与年,特别是年的数值(例如334年的周期)。其他几种为特定的目的而定义的一年,其近似值可能更精确:例如,353年的周期,包括130个闰月,总月数为4366个朔望月(12.36827195..),对北半球的春分年会更准确;611年的周期,包括225个闰月,总数7557个朔望月(12.36824877..)对北半球的夏至年有常好的近似;160年的周期,包括59个闰月,总数1979个朔望月(12.36875)对恒星年(12.3687462856朔望月)有非常好的近似。

计算闰月

在所有的阴阳历,都可以通过以下的计算方法,用近似长度的月和年的天数,获得插入闰月的粗略频率:
年:365.25天,月:29.53天
365.25/(12 X 29.53) = 1.0307
1/0.0307 = 32.57 :在两个闰月之间的正常月数
32.57/12 = 2.7 在闰年之间的年数

一个代表平常月分和闰月的序列是ccLccLcLccLccLccLcL,这就是经典的默冬章(19年7闰)。佛历和希伯来历限制闰年只能插入一个闰月;因此在两个闰月之间的正常月数通常是36个月,偶尔也会只有24个月。由于中国和印度的阴阳历依据太阳的真实运动,可以插在任何一个月的前面或后面,但通常不会在太阳移动最快的那几个月(通过近日点的前后,现在大约是1月3日)。这使得两个闰月之间的正常月数通常大于34个月,而同时较少的月数大约是29个月。

与时间无关的阴阳历

太阳年不能包含整数月数的另一种处理方法是在一年当中通过若干不属于任何月份的日子。一些海岸萨利希人就是用这样的历法。例如,奇黑利斯(Chehalis)以奇努克鲑鱼到来产卵的阴历月(在格里历的10月)开始计算10个月,然后留下不定的日数,直到下一次奇努克鲑鱼的返回。

各种阴阳历

格里历的阴阳历

格里历中的阴阳历适用于计算复活节的日期,它的规则参见条目:复活节计算表册。

中国阴阳历

中国历代之历法,随朝代而有不同。见历代之历法。

日本阴阳历

在中国南北朝时期,中国及日本都曾使用元嘉历。后来日本有自己的历法。
元嘉历
仪凤历(麟德历)
大衍历
五纪历
宣明历
贞享历
宝历历
寛政历
天保历

朝鲜阴阳历

麟德历
大衍历
元嘉历
宣明历
见行历
授时历
大统历
时宪历

以色列阴阳历

希伯来历(又称犹太历)

其他民族的阴阳历

藏族藏历

傣族傣历(又称小历或祖腊历)



农历

农历,也被误称为阴历,是现今依旧广泛使用的中国传统历法。中国历法相传为黄帝创制,故原称为“黄历”,后又转称为“皇历”。民国成立后,孙中山宣布采用西历(格里历),中国传统历法则被称为旧历。中华人民共和国成立后,以格里历为公历,改称“农历”,但在汉语,西方的格里历也称阳历,因此中国农历才被误称为阴历。

农历是一种阴阳历,其月的部分是以朔望月为基准确定的,其岁是以回归年为基准确定的。当前,农历是依据既定的规则,完全依照天文数据计算得来的,因此农历本质上也是一种天文历。

中国现存最早的历书是《夏小正》,成书于西汉时期,以后历法不断发展,到汉武帝时期制定太初历时已经有了相当完善的历法规则,之后又经历过多次修改。中国的农历,至今仍使用由西方传教士制订、从清初开始推行的时宪书,一直源用至今。

目前,中国与朝鲜半岛使用的农历的版本并不一致,因此中国农历日期和韩国农历日期也不完全一致(例如2012年中国闰四月而韩国闰三月,端午节亦相差一天)。日本古时使用中国历法,从1685年开始自行编制历法,一直到明治五年(1872年),次年废除天保历,改用欧洲的格里历(即现行公历或阳历)。

全世界的华人以及许多少数民族地区、朝鲜、韩国、越南以及海外华人社区,农历广泛应用于生日标记、各种民俗活动等方面。农历节日,比如“年节”、“元宵节”、“端午节”、“中秋节”、“重阳节”等的节庆活动,通常被视为中华文化的象征。

农历和格里历(现行公历或阳历)、伊斯兰历一样,是现在应用最广泛的历法之一。

阴历、阳历与阴阳历

多数民族都有年和月的概念:通俗地说,所谓年,就是四季的周期;所谓月,就是月亮阴晴圆缺的周期。准确地测量年的长度和月的长度,可以发现一年比十二个月多大约11天,即一个普通的历法无法同时满足年和月的准确周期,这就有了阴历和阳历的区分。

阴历有着准确的月的周期,而年只是大体上符合一个四季循环,但其长度和四季周期有一些差异,这就导致新年并非固定于某个季节,而是缓慢推移,从冬季逐年移动到夏季。例如回历、古希腊历都是如此。

阳历有着准确的年的周期,没有真正的月的概念,或者月只是大体符合月亮阴晴圆缺变化的周期长度。例如公历中的月与一个真正的朔望月只相差0.5~1.5天,西方语言中的月与月亮同源(例如英语中的month与moon),但月亮圆缺与每月日期变化没有固定关系(即新月的日期逐月缓慢推移)。季节明显的地区,其原创历法多为阳历,比如尼罗河定期泛滥,造就了古埃及的太阳历。

中国的农历罕有地同时满足了年和月的准确周期,是为阴阳历。农历通过观测月相,严格按照朔望月的周期确定月份(定朔),为农历的阴历部分;通过观测太阳与黄道的关系,定出二十四节气(定气),为农历的阳历部分;这两部分的结合,是依照某些节气必须在相应的固定月份,不满足就闰月以求满足。这样做到年合四季、月合圆缺,达成阴阳和谐。(即新月固定于初一,新年固定于冬春之交)

所有其它的阴阳历,大多数东亚阴阳历源自中国的农历,比如藏历、和历以及朝鲜半岛和越南的历法等等。

此外,很少被提及的是,农历内含一个纯阳历:干支纪月采用了完全由二十四节气确定月份的历法(每两个节气一个月份),即完全由太阳在黄道上的位置确定年和月的历法,是一个纯粹的阳历。此阳历属天文历,月长度为30天与31天交替、年长度多365天少366天,立春为年界(正月初一围绕立春前后波动,两者相差不超过15天)。此阳历并未被广泛使用,主要用于生辰八字的推算。

朔望月 平均=29.530588日=29天12小时44分2.8秒(长度在29.27至29.83天之间变动)

公转、自转与四季

地球以椭圆形的轨道绕日公转。地球的赤道面与它的公转轨道面成23度26分的夹角(黄赤交角)。四季由此角产生。因此,在北半球可以观测到:

             春分           夏至                   秋分           冬至

西历      3月21日(约)    6月22日(约)            9月23日(约)    12月22日(约)

昼        12小时         最长                   12小时         最短

夜        12小时         最短                   12小时         最长

正午影长  Htanx          Htan(x-23.5)           Htanx          Htan(x+23.5)

日出      正东           偏北                   正东           偏南

日午      SZA=x          最北(SZA=|x-23.5|)     SZA=x          最南(SZA=x+23.5)

日落      正西           偏北                   正西           偏南

注1:H为物体高度,x为地球纬度。即影长等于物体高度乘以纬度的正切。

注2:SZA为Solar Zenith Angle,即太阳天顶角。 x为地球纬度。

1回归年= 春分至下一个春分的时间间隔= 365.2422日

因为影响季节最主要的因素是轨道倾角,所以地球在冬至时并非刚好运行到近日点。 目前,当北半球在冬季时,地球在接近轨道近日点的附近运行。参看近点年

天干地支

天干地支60种搭配,循环往复,每60年干支纪年一个周期、每60月干支纪月一个周期、每60天干支纪日一个周期、每60时辰干支纪时一个周期。

天干地支对应到月份,通常采用干支纪月,这种干支纪月以二十四节气确定月份,舍弃了朔望月周期,是夏历内含的一个纯阳历。

其中地支、特别是地支中的子午,在夏历中有着重要地位。

地支

地支与月份、时辰有固定关系:
年、月表征地球公转,每圈为1年,均分为12格,每格为1个月份,各对应十二地支,
日、时表征地球自转,每圈为1日,均分为12格,每格为1个时辰,各对应十二地支;

由于这种对应关系,每5年(日),月份(时辰)的天干地支正好完成一次周期。(干支纪月无闰月)

子午

十二地支中,子午依据太阳的位置来确定,子为阴极盛,午为阳极盛,子午为岁、日周期定出始末与中点:
以每年太阳直射北回归线的日期夏至定出午月,为每岁的中点月份(干支五月),
以每年太阳直射南回归线的日期冬至定出子月,为每岁的始末月份(干支11月);
以每日太阳位于正南方向的时刻正午定出午时,为每日的中点时辰(11~13点),
以每日太阳位于正北方向的时刻子夜定出子时,为每日的始末时辰(23~01点)。
注:此处每日太阳位于正北方向是指夜间,太阳在地平线下方的正北。

岁与年等长,起始点平均相差八分之一年,即半个季度。因为岁末岁初各有半个冬季,年的安排使得冬季作为一个整体放在年末。

干支月和朔望月对应

每个朔望月的始末与中点通过太阳和月球的相对位置确定:
以每月太阳直射月球正面的日期满月定出十五,为每月的中点日期,
以每月太阳直射月球背面的日期新月定出初一,为每月的始末日期。

属阳历的干支月来源于观测太阳的回归年并按地支均分,属阴历的朔望月来源于观测月亮的盈亏。

每个干支月比朔望月平均多21.75小时,两者差异积累到一定程度后,朔望月就闰一个月,以此达到两者平衡对应。(具体变化过程是:相对干支月,较短的朔望月逐月提前;当提前的天数达到半个月时,闰一个朔望月,即一个干支月对应两个朔望月,于是朔望月变成推后半个月;然后朔望月继续逐月提前,如此循环往复。)最终结果是,每32.6个朔望月中有一个闰月。实际观测中,由于定朔和定气的方法与绝对平均值存在差异,每两个闰月并非精确地相差32~33个朔望月,而是28~36个朔望月,总体19年7闰(12×19÷7)仍然符合32.6的平均值。

农历的基本要素



农历中,一日开始于(东经120线上)子夜时分的子正(0点),结丛于子夜之前。但习惯中,人们倾向于认为一日开始于寅时(平旦)5点。 中国传统中,将一日分割为12个时辰,依次是子时、丑时、寅时、卯时、辰时、巳时、午时、未时、申时、酉时、戌时、亥时。

1个时辰等于2个小时,子时是下午11时至上午1时,丑时是上午1时至上午3时,以此类推。

农历中,通常会用干支来标记流水日,就像星期那样。比如,2013年春节(2月10日)是丁未日,2014年春节(1月31日,又是1月的尾日)是壬寅日。

甲子 乙丑 丙寅 丁卯 戊辰 己巳 庚午 辛未 壬申 癸酉
甲戌 乙亥 丙子 丁丑 戊寅 己卯 庚辰 辛巳 壬午 癸未
甲申 乙酉 丙戌 丁亥 戊子 己丑 庚寅 辛卯 壬辰 癸巳
甲午 乙未 丙申 丁酉 戊戌 己亥 庚子 辛丑 壬寅 癸卯
甲辰 乙巳 丙午 丁未 戊申 己酉 庚戌 辛亥 壬子 癸丑
甲寅 乙卯 丙辰 丁巳 戊午 己未 庚申 辛酉 壬戌 癸亥



农历中,一个月开始于朔日子夜,结丛于下一个朔日子夜之前。

朔望月的长度大约在29.27至29.83日之间变动着,长期的平均长度是29.530588日(29天12小时44分2.8秒)。因此,农历一个月是29日或30日。

有30日的月份习惯上称做大月。有29日的月份习惯上称做小月。

          本月朔                    下月朔            农历月长
公历 2012年12月13日16时        2013年1月12日03时        30日
公历 2013年1月12日03时         2013年2月10日15时        29日

平朔

早期,采用平朔的方法确定朔日。换句话说,经过长期观察,确定一个朔望月长度,比如29+499/940日。然后,选一个日月合朔的日期作为历元,每经过一个月增加一个朔望月天数,取整数部分即得朔日。

平朔规则下,通常是大小月相间,然后每经过15或17个月有一对连大月。

定朔

近代采用实际天象数据确定朔日,将太阳的黄经和月的黄经一致的当天作为每月的初一。天文台运用天体运行规律和实际观测数据,确定每个朔日的具体时间。每个月起始于朔日子夜,结丛于下一个朔日子夜前。

定朔规则下,各月大小排列并不固定,有时会碰到连续四个大月或是连续三个小月。

节气

平气

在古代,通常以冬至到冬至之间(约365+1/4日),分割为24段(每段约15+7/32日,即15日2时5刻),每段起始于一个节气,依次为:冬至、小寒、大寒、立春、雨水、惊蛰、春分、清明、谷雨、立夏、小满、芒种、夏至、小暑、大暑、立秋、处暑、白露、秋分、寒露、霜降、立冬、小雪、大雪。

立春到立夏前为春季,立夏到立秋前为夏季,立秋到立冬前为秋季,立冬到立春前为冬季。

二十四节气中,冬至、大寒、雨水、春分、谷雨、小满、夏至、大暑、处暑、秋分、霜降、小雪为中气,通常用来确定月份。冬至所在月份为冬月、大寒所在月份为腊月、雨水所在月份为正月、春分所在月份为二月、…、小雪所在月份为十月,无中气的月份为前一个月的闰月。

中气之间的时间约为30日5+1/4时,因此中气日之间的间隔(含前不含后)为30或31日。而一个月的时间为29日或30日,一个月内要么一个中气要么没有中气。因此,中气可以直接来确定月份及闰否。

以下是前103年至1644年各闰月的统计。

年              闰冬月 闰腊月 闰正月 闰二月 闰三月 闰四月 闰五月 闰六月 闰七月 闰八月 闰九月 闰十月
前103-1644       38     61     52     48     63     49     70     48     51     54     48     61

定气

定气按太阳运行的位置为准,二十四节气分别相应于太阳在黄道上每运动15度所到达的位置。

   节气 西历      黄经  中气 西历        黄经  中气间的平均间隔 1810-2409   中气日之间的长度 1810-2409
1  立春 2月3/4日  315度 雨水 2月18/19日  330度 29.93天                      29-30天
2  惊蛰 3月5/6日  345度 春分 3月20/21日  0度   30.43天                      30-31天
3  清明 4月4/5日  15度  谷雨 4月19/20日  30度  30.93天                      30-31天
4  立夏 5月5/6日  45度  小满 5月20/21日  60度  31.31天                      31-32天
5  芒种 6月5/6日  75度  夏至 6月20/21日  90度  31.45天                      31-32天
6  小暑 7月6/7日  105度 大暑 7月22/23日  120度 31.31天                      31-32天
7  立秋 8月7/8日  135度 处暑 8月22/23日  150度 30.93天                      30-31天
8  白露 9月7/8日  165度 秋分 9月22/23日  180度 30.42天                      30-31天
9  寒露 10月7/8日 195度 霜降 10月23/24日 210度 29.93天                      29-30天
10 立冬 11月7/8日 225度 小雪 11月21/22日 240度 29.57天                      29-30天
11 大雪 12月6/7日 255度 冬至 12月21/22日 270度 29.45天                      29-30天
12 小寒 1月5/6日  285度 大寒 1月19/20日  300度 29.58天                      29-30天

二十四节气中,原本惊蛰在雨水之前,谷雨在清明之前。后西汉末年刘歆将雨水、惊蛰对调,清明、谷雨对调。

由于地球靠近近日点时公转速度会比较快,当前近日点在小寒附近,因此冬至到大寒两个中气之间相隔较短,约29.45日;而地球靠近远日点时公转速度较慢,当前远日点在小暑附近,因此夏至到大暑两个中气之间相隔较长,约31.45日(以北半球为准)。

当两个中气日之间的间隔可以比1个朔望月(=29.53059日)长时,一个月可能完全在两个中气日之间,这时候,一个月就没有中气。

反过来,当两个中气日之间的间隔比一个朔望月短时,两个节气可能完全在两个朔日之间,这个时候,一个月内就有两个中气。

1810年春节(立春)至2409年除夕(立春前日)600年间的7421个月中,有双中气月19个,无中气月240个(221闰)。



以冬至日子夜到冬至日子夜前为一岁。一岁一般为365日,有时为366日。

冬至 在子月的朔日,则前一年必闰月;冬至 在晦日(或月底,同样此月会被定位子月),则冬至后的一年必闰月。

1岁通常包含11/12个整月及2个不完整月或12个整月及1个不完整月。

岁含       11个整月及2个不完整月 12个整月及1个不完整月 12个整月及2个不完整月

有无闰月           无闰月                 无闰月              有闰月

冬至所在月为冬月。除冬月以外,一岁将包含11/12个整月。

                               1      2      3      4      5      6      7      8      9      10     11    12
包含11个整月(不含冬至月)时  腊月   正月   二月   三月   四月   五月   六月   七月   八月   九月   十月
包含12个整月(不含冬至月)时  闰冬月 腊月   正月   二月   三月   四月   五月   六月   七月   八月   九月   十月
                              腊月   闰腊月 正月   二月   三月   四月   五月   六月   七月   八月   九月   十月
                              腊月   正月   闰正月 二月   三月   四月   五月   六月   七月   八月   九月   十月
                              腊月   正月   二月   闰二月 三月   四月   五月   六月   七月   八月   九月   十月
                              腊月   正月   二月   三月   闰三月 四月   五月   六月   七月   八月   九月   十月
                              腊月   正月   二月   三月   四月   闰四月 五月   六月   七月   八月   九月   十月
                              腊月   正月   二月   三月   四月   五月   闰五月 六月   七月   八月   九月   十月
                              腊月   正月   二月   三月   四月   五月   六月   闰六月 七月   八月   九月   十月
                              腊月   正月   二月   三月   四月   五月   六月   七月   闰七月 八月   九月   十月
                              腊月   正月   二月   三月   四月   五月   六月   七月   八月   闰八月 九月   十月
                              腊月   正月   二月   三月   四月   五月   六月   七月   八月   九月   闰九月 十月
                              腊月   正月   二月   三月   四月   五月   六月   七月   八月   九月   十月   闰十月

包含12个整月(不含冬至月)时,第一个无中气的月份为闰月

农历中,各月和中气之间有一定的对应关系。

一般情况下,冬至对应冬月、大寒对应腊月、雨水对应正月、春分对应二月、谷雨对应三月、小满对应四月、夏至对应五月、大暑对应六月、处暑对应七月、秋分对应八月、霜降对应九月、小雪对应十月。

冬至可以做到100%对应,其余中气不对应率仅0.4%。



民用历法中,将正月朔日(含)到下一个正月朔日(不含)中间的时间段称为一年。

1年通常有12个月或13个月。包含13个月的年份为闰年。 1810年到2409年间,有221个闰年,闰月分布如下:

年             闰正月 闰二月 闰三月 闰四月 闰五月 闰六月 闰七月 闰八月 闰九月 闰十月 闰冬月 闰腊月
1810~ 2409        2      15     26     38     42     39     28     16     6      5      4      0

下一次闰十一月出现于2033年。(2033年问题) 前一次闰正月出现于1651年,下一次闰正月会出现于2262年;首次闰腊月将出现于3358年。

置闰规则争议

由于古代, 天文知识的匮乏和观测技术的局限,以及缺乏全球通信全球思维;中国古人对冬至的理解,是日影最长的一天正午;因此“冬至”就是最接近冬至时点正午的那一天,是“冬至日”。

而现代,科学技术的发展,和观测技术的发达;“冬至” 就是太阳直射南半球最南点(南回归线)的时间,现在可以精确到几点几分,如2015年冬至预测是, 2014-12-21 23:03分 (有时冬至是夜晚,而不是正午)。

如果恰逢 冬至日是农历的朔日,或晦日, 现今, 对朔的观测定朔也可以精确到小时分钟,这也引发了冬至是归于农历上一月还是下一月的争议,是遵循更古的传统,还是按照朔、冬至具体的时分先后划分? (明清的历法已经逐渐开始定朔、定冬至到时分) 如1983年、2014年、2033年问题等情况。

纪年、纪月、纪日

民用历中,以正月朔日为一年的开始,称为元旦(元春旦)或正旦(正月旦)。民国成立时,废除农历的官方历法地位,同时将农历正月朔日称为春节。

在古代,官方通常会指定年号,并确定开始时间(奉正朔);随后,依顺序纪年。比如建元元年、太初元年、宣统三年等。

民国成立时,废除农历的官方历法地位的同时废除了年号制度。随后,人们通常直接用民国纪年或公元纪年表示农历年份,或采用黄帝纪年。

农历中,同时会使用干支标注年份的顺序,比如公元二〇一二年壬辰。

民用历中,一年内各个月份依次名称为正月、二月、三月、四月、五月、六月、七月、八月、九月、十月、冬月、腊月。 在中国上古时代,人们把十二律和十二月联系起来。

有闰月时,闰月参照上一个月的名称,标记为闰*月,比如:闰二月、闰三月、闰四月、闰五月、闰六月、闰七月、闰八月、闰九月、闰十月、闰冬月等。

民用历中,一个月内各日名称依次为初一、初二、初三、初四、初五、初六、初七、初八、初九、初十、十一、十二、十三、十四、十五、十六、十七、十八、十九、二十、廿一、廿二、廿三、廿四、廿五、廿六、廿七、廿八、廿九、三十。

历法

依现行农历历法,每年以朔分月(朔日为每月初一)。 冬至所在月为十一月,之后为十二月、正月、二月……复至十一月。若两冬至间有13个月(否则应有12个月),则置闰于冬至后第一个没中气的月,月序与前一个月相同(闰月在几月后面,就称闰几月)。

农历节日

日月同单数的节日

农历新年(中国大陆称为春节),即农历正月初一日,古代称为“元旦”、“正旦”等,越南称为Tết Nguyên Đán(元旦節) ,韩国称为설날。农历新年是一年中最隆重的节日。中国大陆、香港、澳门、台湾、越南、韩国、菲律宾、马来西亚、新加坡、印度尼西亚、美国纽约州中国城等国家和地区法定假日。

上巳节,即农历三月初三日,韩国称为삼짇날。

端午节,即农历五月初五日,越南称为Tết Đoan Ngọ(端午節),韩国称为단오(端午)或수릿날(戌衣日/水瀨日,同音,两种汉字写法在韩国皆可用)。

七夕,即农历七月初七日晚上,越南称为Thất tịch(七夕),韩国称为칠석(七夕)。

重阳节,即农历九月初九日,越南称为Tết Trùng Cửu(重九節)。

十五(月圆)元节

元宵节、上元节,均为农历正月十五日,越南称为Tết Thượng Nguyên(上元節),韩国称为대보름(大보름)。

中元节,即农历七月十五日,越南称为Tết Trung Nguyên(中元節)或Lễ Vu Lan(盂蘭禮),韩国称为백중(百中/百種)或망혼일(亡魂日)或 중원(中元)。

中秋节,即农历八月十五日,越南称为Tết Trung Thu(中秋節),韩国称为추석(秋夕)。

下元节,即农历十月十五日,越南称为Tết Hạ Nguyên(下元節)。

腊月节日

腊八节,即农历腊月(十二月)初八日。

祭灶节,亦称小年,即农历腊月廿三日(北方)或廿四日(南方),越南称为Tết Táo Quân(竈君節)。

除夕,即农历一年的最后一天的晚上。

这三个节日通常被认为是最大节日农历新年的准备和酝酿。

以节气定义的节日

以节气定义的节日,通常都有很浓重的季节特征,大多在春分、秋分、夏至、冬至这种季节最为明显的节气附近,清明是紧接春分后第一个节气。

春季:春社,立春后的第五个戊日,大约在春分前后。

春季:寒食节,冬至后的第一百零五日,大约在清明附近,韩国称为한식(寒食)。

春季:清明节,清明当日,越南称为Tết Thanh Minh(清明節)。

夏季:夏至节,又称“夏节”、“仲夏”,是中国的传统节日,在中国北方尤其受到重视。清代以前特别是宋代的法定假日,辽代谓之‘朝节’。

秋季:秋社,立秋后的第五个戊日,大约在秋分前后。

冬季:冬至节,冬至当日,也称“小年”,越南称为Lễ hội Đông Chí(冬至禮會),韩国称为동지(冬至)。

历史

中国的历法与纪年采用阴阳干支三合历;上古时期,根据不同的农业牧业生产情况需要,分别产生过太阳历法和太阴历法。现时阴阳合一的历法作为中国传统历法,最早源自何时无从考究,据出土的甲骨文和古代中国典籍多有记载。从黄帝纪年到清朝末期启用西历(格里历),中国历史上一共产生过102部历法,这些历法对中国文化与文明产生过重大影响。有的历法虽然没有正式使用过,但对养生、 医学、思想学术、天文、数学等有所作用。现时阴阳历采用天文演算定气定朔法。

习俗

台湾的小商家习惯在初二和十六供奉福德正神,称为“作牙”。

其他

夏历的第一个月,按照习惯称为正月,十一月和十二月分别称为冬月和腊月。表示气候寒冷的成语“十冬腊月”就是从此得来,字面意思即为十月、十一月和十二月为一年中最寒冷的月份。
夏历的一个月的前十天按顺序习惯上称为初日,如夏历的一月二日称为正月初二。后十天按顺序习惯上称为廿日,亦有些通胜将之说成念日;如夏历的一月二十二日称为正月廿二或正月念二。
夏历的每个月份都有不同的别称如下。
正月:孟春、端月、元春
二月:仲春、杏月、花月
三月:季春、桃月、桐月、蚕月
四月:孟夏、阴月、梅月、槐月
五月:仲夏、榴月、毒月、蒲月
六月:季夏、荷月、荔月
七月:孟秋、兰月、巧月、瓜月
八月:仲秋、桂月
九月:季秋、菊月
十月:孟冬、良月、阳月
十一月:仲冬、冬月、葭月
十二月:季冬、腊月

 

   
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