趙君亮

關鍵詞：時間單位 年月日 自轉(zhuǎn) 公轉(zhuǎn) 歷法

年、月、日，作為時間計量單位，可謂人盡皆知。然而，年、月、日實際上有著嚴格的科學定義，而且頗不簡單，內(nèi)容涉及諸多天文學知識，非仔細思索不得領悟其要津。

什么是一日

時間，細細想來，可謂是最難以捉摸的物理量，無人能給出簡要而明晰的定義。你也許會爭辯，由鐘表等計時器便能輕而易舉地讀出現(xiàn)在的準確時間。那么試問，計時器上的時間又從何而來呢？

究竟什么是一日、一月和一年？學過自然課的中學生會這樣回答：地球自轉(zhuǎn)一周為一日，這是晝夜交替的周期；地球繞太陽公轉(zhuǎn)一周為一年，這是四季輪回的周期；把一年分成12份，每一份就是一個月。

回答正確，不過，要是進一步追問，什么是地球自轉(zhuǎn)一周？問題就變得復雜了。

運動都是相對的，需要有參照物，轉(zhuǎn)動亦不例外。量度地球自轉(zhuǎn)，太陽提供了一個天然的參照物。稱太陽圓面中心白天到達天空中最高位置的時刻為太陽上中天，夜晚到達地平線以下最低位置的時刻為太陽下中天。定義太陽下中天瞬間為一天的起始時刻（0時），相鄰2次下中天之間的時間間隔為一天（也就是地球相對太陽的自轉(zhuǎn)周期）。一天等分為24小時，上中天時刻便是一天中的12時。

至此，“一日”的問題是否完全解決了？未必。

太陽每天東升西落是地球自轉(zhuǎn)的反映，稱為太陽的周日視運動。太陽周日視運動的速度并不均勻——一年之中每天都在變，甚至同一天之內(nèi)都在變。地球公轉(zhuǎn)軌道面（黃道面）與地球赤道面并不重合，而是斜交成約23°27′角，稱為黃赤交角。盡管地球自轉(zhuǎn)非常均勻。但因太陽位于黃道面上，它在赤道面上的周日視運動速度卻不斷變化。太陽除周日視運動外。還有因地球公轉(zhuǎn)引起的周年視運動。地球沿橢圓軌道繞太陽公轉(zhuǎn)，公轉(zhuǎn)速度是不均勻的，因而太陽周年視運動也是一種非勻速運動。這種不均勻的時間系統(tǒng)顯然不能滿足人們的需要。日常生活要求一年365天中的每一天都有著相等的長度。

為解決這一難題，天文學家假想有一個“平太陽”，以區(qū)別于我們看到的“真太陽”。平太陽沿赤道面勻速運動，運動速度等于真太陽的平均速度，以平太陽為參照物來計量的時間系統(tǒng)——平太陽時，便是均勻的了。相應地，用真太陽為參照物來計量的時間系統(tǒng)稱為真太陽時，與平太陽時合稱為太陽時。

實際上，太陽時系統(tǒng)中的一天并非地球真正的自轉(zhuǎn)周期，原因在于地球既有自轉(zhuǎn)，同時又有公轉(zhuǎn)。以遠方恒星為參照物，稱地球相對遠方恒星的自轉(zhuǎn)周期為1恒星日。恒星日才是地球真正的自轉(zhuǎn)周期，它比平太陽日約短3分56秒。日常生活中，人們所關心的是太陽日，而不是恒星日——畢竟人們是日出而作，日沒而息。

什么是一年

地球繞太陽公轉(zhuǎn)一周稱為一年，這是“年”的常識性定義。同樣進一步追問，什么是地球公轉(zhuǎn)一周？

如果您身臨平坦曠野，直觀上，“天”就像一個碩大無朋的半球（天穹）罩著大地上的一切，日月星辰則在球面上東升西落，這個想象中的球稱為“天球”。地球赤道面與天球的交線稱為天赤道，黃道面與天球的交線稱為黃道，太陽便是沿著黃道周年視運動。天赤道與黃道交于天球上的兩點，即春分點和秋分點，太陽到達這兩點之時，便是24節(jié)氣中的春分和秋分。

地球并非一個完美的球體。而是在赤道附近稍有隆起。扁球狀、自轉(zhuǎn)中的地球在太陽和月球引力的作用下自轉(zhuǎn)軸會發(fā)生擺動。猶如旋轉(zhuǎn)中的陀螺會表現(xiàn)出的那種晃動。地球的這種擺動式運動稱為歲差，由于歲差，春分點（以及秋分點）會沿著黃道移動，經(jīng)25 800年沿黃道移動一周。

為了給“年”下一個嚴格的定義，需要涉及太陽的周年視運動，而且同樣需要參照物——參照物不同，便會引出不同長度的“年”。太陽在天球上連續(xù)兩次經(jīng)過春分點的時間間隔稱為1回歸年，等于365.24220平太陽日，這是地球上寒暑輪回的周期。太陽相對遠方恒星的周年視運動周期稱為1恒星年，等于365.25636平太陽日，這是地球的實際公轉(zhuǎn)周期。回歸年與恒星年的微小差異起因于地球的歲差運動。與日常生活緊密相關的是回歸年，而不是恒星年。

除了上述兩種“年”外，在專業(yè)天文工作中有時會用到另外兩種“年”——“近點年”和“交點年”。地球公轉(zhuǎn)軌道為一橢圓，日地距離是變化的，地球距太陽最近的點稱為近日點。所謂“近點年”，便是指地球連續(xù)兩次經(jīng)過近日點的時間間隔，等于365.25964平太陽日，主要用于研究太陽運動。月球軌道稱為“白道”，白道與黃道在天球上交于兩點——升交點和降交點。地球連續(xù)兩次經(jīng)過升交點的時間間隔稱為“交點年”，等于346.62003平太陽日。交點年對計算日食有重要作用，故又稱為“食年”。

上述各種“年”都不是“日”的整數(shù)倍，為此不得不引入歷法中的“年”——“歷年”。陽歷（即公歷）歷年一年有365日（平年）或366日（閏年），陰歷歷年一年有354-355日（平年）或384-385日（閏年）。無論陽歷還是陰歷，歷年的平均長度都非常接近回歸年。

什么是一月

月球繞地球公轉(zhuǎn)一周稱為1月，這是“月”的常識性定義。何謂月球公轉(zhuǎn)一周？如“日”和“年”一樣，也必須引入用以計量月球公轉(zhuǎn)周期的參照物。

以太陽為參照物的月球公轉(zhuǎn)周期稱為1朔望月，等于29.53059平太陽日，這是月球盈虧變化的周期，農(nóng)歷1個月的平均長度即等于1朔望月。以恒星為參照物的月球公轉(zhuǎn)周期稱為1恒星月，等于27.32166平太陽日，恒星月才是月球繞地球運動的實際公轉(zhuǎn)周期。人們?nèi)粘Ｉ钪兴⒁獾降氖撬吠拢皇呛阈窃隆?/p>

此外，在專業(yè)天文工作中有時會用到另外兩種“月”——“分點月”和“交點月”。前者以春分點為參照物，等于27.32158平太陽日，后者以月球軌道升交點為參照物，等于27.21222平太陽日。

上面那些“月”都不是“日”的整數(shù)倍，為此需引入歷法中的“月”——“歷月”。陽歷每個歷年有12個歷月，歷月長可有28（平年2月）、29（閏年2月）、30（小月）或31（大月）平太陽日。陰歷每個歷年有12個（平年）或13個（閏年）歷月，歷月長29（小月）或30（大月）平太陽日。陰歷歷月有明確的天文意義——歷月平均長度等于朔望月，符合月相變化周期。

我們生活中所關注的是回歸年、朔望月和平太陽日，相應的實際運動周期則是恒星年、恒星月和恒星日。