* 時間與曆法 *
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一. 曆法時間之起源
古代人們從事農牧, 出入作息, 耕耘收穫均和時間季節有關, 故早就有計算時, 日之週
期觀念, 後來社會組織進步, 為了政治上之管理方便, 便製定了統一制度, 由於日月星辰運
行有規則週期性, 故成為時間之自然單位. 而如何安排年月日之長短, 次序關係, 就是編製
曆法. 準確之曆法, 有賴於對天象之詳細觀測, 精密之計算預推. 天文學之開始階段,
主要就是做此種觀象授時之工作. 而為了達成精密推算, 發明了許陊測量器具, 及各種計
算方法, 這也促成了機械, 材料, 物理及數學方面的進步.
由於月球繞地, 地球自轉, 及繞日公轉有一定之軌道及週期, 故自然成為計算時間之標
準, 但亦有微小之變動, 此種些微之誤差造成各時期曆法之變動, 而也由各代天文學者研究
此變動之本質造成天文學, 物理學之重大發現.
二. 天文現象與曆法的單位
(一) 地球公轉與年
1.地球繞日一週為一年, 吾人看到太陽在眾星之移動, 運行一週而歸回原位, 此為一
恆星年, 古稱為 "年", 古人是觀察日沒或日出時出現的星座, 或北斗七星的指向,
決定一年的始終. 例如詩經: "斗柄東指天下皆春", 堯典: "日永星火以正仲夏"
一年的長度是365.2564日. 由於不易準確測定, 於現代不再為人所用.
2.由於地球自轉與公轉平面相差23.5度, 而公轉中仍維持自轉軸指向, 故形成公轉期間
各地點的日照角度變化, 就地面座標視之, 太陽會南北移動, 造成氣候變化, 此即 "
四季". 太陽由南往北再回復極南之週期, 即兩個冬至間稱為一回歸年, 此為目前之
"年", 古稱為 "歲".
我國以農立國, 重視季節變化, 古代使用圭表測量日影, 記錄長短變化, 決定歲的長短
及始終, 一回歸年長度是365.2422日, 年和歲之間有歲差現象是地球自轉軸指向移動形
成的.
我國在晉朝時, 虞喜注意到冬至時太陽在斗宿, 而非戰國時的牛宿, 而發現了歲差.
(二) 年的劃分 ----- 中國的 "節氣" 與西洋的 "月份"
1.由於一年時間稍長, 為了配合一年中各項事須要, 如農耕, 放牧等, 常將一年分
為若干小段, 我國古代使用節氣劃分, 是在二個冬至間, 分成二十四份, 早期是採用
均分法即 "平氣法" , 每等份時間相同, 而近代(唐朝以後)則以太陽沿著黃經每行15
度為一節氣, 這樣較符合實際的日照角度變化, 由於地球繞日公轉軌道為橢圓, 造成
了太陽巡行疾緩現象, 因此每個節氣的間隔不等, 我國古代就知道此現象,而使用太陽
實際到達黃經位置製定節氣, 此稱為 "定氣法" .
由於節氣是實際測定太陽位置而定, 只要太陽運行到黃道經度 15 的倍數之剎那, 就
定當時的日期為某節氣. 因此每年節氣的日期都會變動, 但大致和現行西曆的日期是
符合的, 例如清明節約為四月四日或四月五日左右.
由於節氣根據陽光回歸而定, 其名稱反映了當時氣候與週遭環境, 故沿習數千年為我
國農民作為農耕行事的依據, 而政府也重視節氣, 古代以冬至為歲首, 並於立春時由
皇帝親自耕田祭祀.
2.現行的陽曆, 起源自古代埃及, 埃及人觀察天狼星和太陽同時上升(即恆星年), 預測
尼羅河氾濫 (受季節即回歸年因素影響大), 這週期大致是 365.25 日, 公元前238年
, 埃及王PTOLEMY 訂一年為 365.25日, 每四年閏一日, 並分一年為 12 個 "月" , 每
"月" 30日, 年尾 5日為休假, 逢閏年則休假 6 日. 這個 "月" 與月球運行是無關的.
同一時期的羅馬共和體曆法很亂, 以春天的第一個新月為年首, 每個月30天, 每年設
有 10 個月 300天, 剩下的 65 日子不算入月. 以後再增加二個月, 共計12個月, 這
些 "月" 也和月亮並沒有對應關係, 而年的長度和也不符合. 到了凱撒時代, 征服埃
及後, 採用埃及曆法的年長度 (365.25), 把羅馬的月份重新排定次序及大小月.
使得一年有12個月, 大月31天. 小月30天, 定二月平年28天. 閨年29天, 使平年共365
天, 閏年則有366天, 而後來因政治關係, 月的名稱及大小次序略有變動.
隨著羅馬帝國和基督教的發展, 此曆法(儒略曆)逐漸推廣. 公元325年, 君士坦丁大帝
引入 "星期七分法", 公元六世紀, 開始用耶蘇紀元計算年數. 但年長度仍是365.25日
, 比真正的回歸年略長 . 到了公元1582年, 春分比公元 0 年落後十餘天, 此時教皇
格里格來決定修改曆法, 採用新的閏法, 使年長度變成 365.2425 日, 將該年十月四
日的次日定為十月十五日, (10/5 -- 10/14 不見了), 使春分日落在3月21日, 這個曆
法稱為格里曆, 首先推行於天主教國家, 隨後是東正教, 新教. 英國及其殖民地,
最後是亞洲的日本. 中國等, 但至今仍有許多國家, 如中東回教國家不用此曆法. 我
國是民國成立後採用的, 稱此新曆為國曆, 西曆或公曆, 而稱舊曆為中曆或農曆.
3.格里曆的年長度為365.2425日, 和回歸年略有誤差, 一萬年後, 節氣的時間將比現在
提前數日. 格里曆中將月亮週期忽略, 所稱的 "月" 與天文現象無關, 而年的首尾,
月份的排列, 更不知具何種意義.
(三) 月球繞地與陰曆的月
1.月球繞地公轉,又隨地球繞日公轉, 故月相有盈虧朔望之別, 一般以兩次朔間為一朔望
月, 即現在之陰曆一個月, 由於月相是最容易辨識的天文景象, 具有規則的週期.
故古來就是一個曆法基礎, 尤其在季節不明顯的地域, 從事漁牧, 商業的民族, 重視
陰曆甚於陽曆. 我國古代在前述的 "陽曆" 系統外, 並行實施依據月相的 "陰曆" 體
系. 定日月同經度的 "朔" 日為月初一, 由於朔望月平均週期為29.53日, 故月長有30
30天 (大月). 29天 (小月) 之別. 在早期測定朔日 (即日月會合) 技術困難, 故使用
平朔法, 讓大小月規則排列, 但偶會有初一出現新月, 或日蝕發生不在初一之事, 後
來規定以推算得朔之日為每月初一, 此即定朔法. 定朔法需以日蝕驗證, 隨時找出誤
差, 算出新的推算公式.
由於月球繞地軌道橢圓度大, 且受太陽, 地球引力潮汐作用, 其他行星攝動影響, 軌
道路徑及週期變動很大, 因此計算朔日排列月份很困難. 必須依靠日月蝕及掩星觀測
掌握月球精置位置來推算月朔時間. 不可能有簡單的公式可作陽曆. 陰曆的轉換.
2.月球繞地公轉, 吾人看到月在星空繞行一週稱為一 "恆星月", 又月球軌道有近地, 遠
地點, 二次通過近點之時間為一 "回歸月", 由於月球軌面和黃道形成 5 度交角, 吾
人可看到月在南方或在北方, 二次通過交點時間稱為一 "交點月", 此三種週期不如月
相的朔望明顯, 不易測定, 故不方便使用, 但我國古代也有 "秋深月當頭" , "月離於
畢, 則滂沱矣" .... 等根據月球位置而得到的季節現象描述.
3.我國自古即實行月與節氣合一的陰陽合曆制, 為了調節二者的週期, 採用 "閏月法",
大約十九年添加七閏月, 其次, 也根據節氣時間排定月序 (如一月為含有"雨水"之月)
, 閏月的位置 (如閏月置於無中氣的月份) , 這些都是比他國曆法還複雜的.
依上述原則, 農曆的閏八月, 九月較少見.
單純實施陰曆的話, 就沒有閏月的問題, 但會有 "年" 的始終, 月的排序之問題.
4.我國民眾對陰曆十五很重視, 但實際上望(滿月)不一定在陰曆十五, 中秋月最圓. 最
大, 的說法是不正確的.
(四) 地球自轉與日:
1.地球一面自轉一面公轉, 因陽光照射形成晝夜之分, 因而有 "日" 的單位, 這是與天
文現象有關的最小週期. 稱為太陽日. 而地球自轉亦造成恆星之東升西落, 故可以相
同的恆星二次通過子午線之時間定為一日, 稱為恆星日, 即地球自轉之週期.
2.一回歸年共有365.2422個太陽日, 或366.2422個恆星日, 太陽日是以太陽下中天(即
半夜) 為一日之始, 而恆星日以赤經０度之星空通過子午線為準.
3.由於地球是以橢圓形軌道繞日公轉, 造成日行疾緩有別現象, 使得太陽日之長短不同
, 如近日點( 1月4 日左右)時太陽日較長, 再者地軸傾角, 亦造成太陽在赤道上移動
速度不同, 亦影響太陽日之長短(真太陽日) 故吾人為方便定一年之365.2422分之1 為
平均太陽日, 即現稱之一日, 真太陽日與平太陽日誤差不超過15分, 不致造成不方便.
, 古人所用的日晷, 竿影測時測定的是 "真太陽日", 而現代的鐘表則為平太陽日, 二
者間可用均時差表修正, 用手表的時間會有日正當中時, 卻不一定是正午12時.
(五) 時. 分.秒之制定
1.為了方便一日間之作息, 將一日細分為若干部份, 最古時只分割白天: 如日, 朝, 禺,
, 夕, 昏等, 後來分十二時刻, 目前則分二十四時, 而時下又有分. 秒, 早期採用均
分制. 但因一日長度會改變, 故現在時, 分, 秒已脫離日而獨立定義, 和天文無關.
2.秒為時間之最小單位, 1955年以前定為平太陽日之86400分之一, 1955年定為 1900年
一年長度之 31556925.9747 分之一為一秒, 稱為 ＥＴ (曆秒), 其缺點是不能實測,
後來原子鐘研製成功, 乃定義一曆秒為銫(Cs) 原子振動週期之9192631770 倍, 稱為
一原子秒, 其優點為於宇宙各處均可測定.
3.閏秒之由來: 由於地球自轉不均勻, 故一日之長短有別, 目前每年約慢0.6秒, 長久下
來, 社會上習用的平太陽秒, 和原子秒產生累積誤差, 一旦超過0.7秒, 則於 1月 1日
或 7 月 1日作整秒調整, 此稱為閏秒.
(六) 各時間單位之長度如下:
回歸年........365 日 5 時48分46.0秒.......365.2422日
恆星年........365 日 6 時09分 9.5秒.......365.2564日
近點年........365 日 6 時13分53.0秒
朔望月........ 29 日 12時44分 2.8秒.......29.53059日
恆星月........ 27 日 7時43分11.5秒
回歸月........ 27 日 7時43分 4.7秒
交點月........ 27 日 5時 5分35.8秒
1 恆星日..... 23時56分 4.091秒
1 平太陽日.... 24時 3分56.555恆星秒
(七) 其他天體
1.五大行星亦有繞日的 "公轉週期", 與地球間的 "會合週期" 以及配合行星位置的
"回歸週期" ,但因行星目視軌道怪異多變, 週期難以精密測定, 只有在古代注重五星
占卜之朝代才被列入官方曆法中使用.
在我國古代, 五行陰陽玄學家根據天人合一理念演繹, 這些週期數據, 將之採納為五
行八卦體系中做為計數單位, 用於占測事件褔禍. 人事興哀等. 但他們的理論與行星
的本質及真正運行戕況完全脫節, 不貝任何科學上的意義.
2.現行之星期記日和天文無直間關係, 是由宗教典故衍生而來, 其演變如下:
在人類早期的歷史上, 並沒有星期日. 星期一......星期六這些名稱. 但是等到人類
閞始建立大城市的時候, 他們就需要有一個特別的日子, 定期來做買賣, 我們稱之為
市集. 古代巴比倫人訂定第七天為市集的日子, 那一天大家都不工作, 只是做買賣,
交換貨物或者舉行宗教等活動.
猶太人遵循了巴比倫人的這種例子, 明定每第七天為宗教活動日.
就這樣, 星期的概念就慢慢出現了. 猶太人給這七天各取了個名字, 其實也只是以他
們的安息日(猶太教的星期六)為準, 各給後面的六天一個數目字而已. 譬如星期三就
叫做第四天(安息日後的四天).
埃及人採用了這種七天為一星期的方法之後, 就以五大行星, 太陽和月亮來命名這七
天. 羅馬人也使用埃及人這種命名方法, 把一星期的七天命名為: 太陽日, 月球日,
火星日, 水星日, 木星日, 金星日和土星日.
此種命名是把七個星體視為天上的神明, 排出輪流值日的次序, 這和實際的星空中.
行星大小. 排列狀況是完全無關.
三. 曆法之要素與測定方法:
(一) 年之測定
1.回歸年: 利用圭表或日晷測正午時日影長度, 最長時表示冬至, 二次冬至間為一年.
2.恆星年: 測定半夜時中天星, 同一星於半夜中天之時間為一年, 現代用子午儀可以
準確測定.
(二) 月之測定:
藉觀測滿月弦月之相隔時間算朔月之長度, 藉日月食驗証朔之時間.
(三) 節氣之測定:
就回歸年中太陽之視黃經位置測定之. 現代用子午儀可測定之.
(四) 日之測定:
用子午儀測定太陽或恆星二次中天之時間長度即可.
(五) 時. 分. 秒:
用原子鐘或石英鐘測定, 古代則白天用日晷, 晚間用漏刻. 箭壺等測定.
四. 現行農曆之編製法
(一) 編製機關:
現由中央氣象局計算節氣, 朔望之時刻, 內政部據以頒布國民曆, 以陽曆為主,
含有節氣時刻, 陰曆方面, 只算朔日 (舊曆之初一), 但月份之排列, 閏月之位置
則不記載. 目前民間之通書陰曆自清代流傳之萬年書傳抄而來, 其缺點為:
1.推算年份只到民國55年左右.
2.以北平子午線為準, 非東經120 .
(二) 農曆之陽曆部份編製法:
1.引用公曆為排列日期之基準.
2. 24節氣以太陽之 視黃經度 每15度為一氣, 節氣. 中氣間隔排列.
3.推算氣之時間(定氣法)排列入公曆日期資料內.
4.中國古代以冬至為一年之開始, 象徵冬去春來, 現在則予忽略.
(三) 陰曆部份:
1.推算月球之朔望兩弦(定朔法)時間, 推列入公曆日期資料內.
2.以朔發日為陰曆初一, 兩朔之間為一陰曆月.
3.陰曆月1之公曆日數為29, 則為小月, 如為30則為大月.
4.陰曆月在一年中之次序以其合有之中氣次序定之, 以此合有雨水之月為正月.
5.因陰曆月較太陽月為短, 故有時無法包含中氣, 此種月稱為閏月, 藉其前一個月之
次序, 稱為閏幾月.
6.閏月之加入是調合陰曆年和陽曆年之相關長度, 以免年久而脫節, 大約每 19年有
7 個閏月.
(四) 干支部份:
1.干支以甲子, 乙丑......癸亥等六十個干支依序排列, 只為計數用和天文現象無關
2.年, 月, 日, 時長均有獨立之干支排列.
3.閏月不列入干支.
五. 地理位置與時區制度
(一) 地理經度與天體時角:
地球自轉一週24小時, 一週為360 , 因此沿自動方向劃分之地理經度含有時間的
意義. 不同經度的地方, 觀測天體的出沒, 中天時刻不一樣, 相隔經度15度, 則時
間相差 1 小時, 如台中. 花蓮間經度相差0.93 度則太陽中天相差3 分44秒.
(二) 地方時與時區
由於各地所見太陽中天時刻不一, 各地根據所見的平太陽位置製定的時間稱為地方
平太陽時, 但如果每個地方都用各自的時間, 則為不可思議之事, 因此一方面顧到政
治上管理方便, 又要兼顧時差之事實, 就實施時區制度, 於各時區內使用同一鐘面時
間, 該時間通常為和格林威治時間相差為整數者, 例如台灣地區使用東經 120 度之
平太陽時, 即較格林威治早 8小時, 而台北之地方則較之更早 6分 2秒, 而如日本,
則使用東經135 度平太陽時較本省早 1小時, 但其全國各地地方時差別甚大, 達 1 小
時以上.
(三) 地理緯度和夏令時間:
於高緯度地區, 夏日長而冬日短, 為了利用白天時間常於夏日將鐘面時間撥早, 而
秋冬時恢復, 此稱為日光節約時間, 而低緯度地區則因晝夜相差不明顯而不使用.
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