長期以來,科學家一直在追求更加完美的曆法。作為一部好的曆法,應當基本反映天體及天象規律,四季變化,以更好地為人類的生產和生活服務。它必須簡單易記,同時還要有通用性,能為最大多數的國家和地區所接受。
1834年有個意大利人提出建議,每年為364日,正好52個星期。第365日為“空日”,它沒有月份、星期所屬。如遇閏年,則在6月底再加一個“空日”。這個方案對後人有很大啟發,後來法國天文學家也提出了類似的方案,並獲得了法國天文學會的獎賞。
20世紀後,一些人改曆的積極性有增無減,各種各樣的方案多達幾十個。1910年英國倫敦還專門召開了一次國際改曆會議,會後成立了國際改曆委員會,負責收集、審核及公布各種新曆提案。1954年7月,他們討論了一些新曆法,並提交給了聯合國的有關組織。看來所提的新曆都保留了格裏曆(公曆)的框架,包括置閨的原則,隻是在日期及月份的安排上各顯神通而已。經過幾十年的研究比較,現在公認有兩種方案可供選擇:一種叫“十二月世界曆”,一種是“十三月世界曆”。
前者的特點是:一、每年分四季,每季三個月,都為91天;二、每季的第一個月(即1、4、7、10月)為長31天的大月,其餘8個月均為30天的小月;三、全年364天,第365日作為“年終國際日”,放於12月30日後邊,不序月、日和星期。如遇閏年,則在6月30日與7月1日間加進一個“假日”,它同樣沒有月、日和星期。
這樣的曆很易與星期配合。每季的第一天為星期日,最後一天為星期六,而2、5、8、11月的頭一天是星期三,末一天為星期四,3、6、9、12月頭一天為星期五,末一天為星期六。所以一年的掛曆隻需三張即可。即1、4、7、10月為一張;2、5、8、11月為第二張;第三張可包括3、6、9、12月。
“十三月世界曆”的主要內容及特點是:一、一年分為13個月,每月28天,包括四個星期。二、全年52個星期,長364天,第365天放於第十三月末。逢閏年則把閏日加於6月末。這兩天都不計月、日及星期。三、為提高曆法精度,規定128整數倍的年份算平年,其他能被4整除的年為閏年(不管世紀年與否)。
十三月世界曆有一個突出的優點:每月一樣長,為四個整星期,所以每月都從星期日開始,星期六結束。這樣每月的休息日,工作日都相同,一張掛曆即足可包括全年所有的月份。
十三月曆顯然比十二月曆更加勻稱一致,星期也不會跨月,但是“13”在世界某些地區是個忌諱的數字,所以西方對它有些冷淡。
對這兩種方案目前最大的反對者是宗教團體,尤其是猶太教和基督教,因為這兩種曆都會打破星期的順序(有“空日”)。《聖經》規定:“第七日,爾等不得做任何工作。”千萬不可小視這個力量。根據《美國年鑒》1979年統計,僅基督教徒全世界就有9億5千萬人。
不僅如此,一般人對“空日”可能也不大能適應。那一二天將會產生許多新的問題。因此這些“世界曆”將來能否為大家接受,目前下結論還為時尚早。時間的計量
時間觀念的由來
時間是我們親密的伴侶,任何人都離不開它。但是時間似乎又是看不見摸不著的怪物,這是不少人的感覺。其實,時間與空間一樣,都是物質存在的一種形式。宇宙萬物都在時間的長河中發生、發展與變化著。時間是無窮盡的,沒有開頭,也沒有結尾。時間又是連續的,任何“萬能”的刀子都不能把時間長河切斷、分開。
“時刻”與“時間間隔”
通常我們所說的時間包含有“時刻”與“時間間隔”兩個內容。“時刻”是指某事件發生的瞬間(例如火車在8點5分開出),“時間間隔”是指某一事件持續的久暫(例如電影演了1個半小時)。簡單地說,時刻是表示什麼時候,時間間隔是表示時間有多長了。
時間的計量方法
遠古時代的人們,知道太陽出來了,就是白天,太陽下山了就是黑夜;白天與黑夜,循環不已,因此產生了“日”的觀念。人們“日出而作,日人而息”地安排自己的生活。
後來覺得日這個時間長度還太長,就將一日分為12個時辰,用子、醜、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戍、亥12個字來表示。規定半夜時為子時(子時也是日的開始),太陽最高時為正午。這種方法起源於西漢中期,唐代以後又將每個時辰劃分為初、正兩部分,實際上已與現代的24小時相似了。這些時間的計量單位,現在有時還在應用。
但是,現在全世界用的計量單位是一天24小時,這種劃分法是從古代埃及開始的。古埃及人將日出到日沒的白天定為10個小時,晚上定為12個小時,還有“微明時”,包括1小時黎明,1小時黃昏,這樣,一天共有24個小時。但是每小時的長度是不一樣的,特別是冬天白天短,夏天白天長,而且冬天晨昏時間比較短,夏天晨昏時間比較長,因此這種劃分法在使用上是很不方便的。後來埃及人就去掉“微明時”,將1天均勻劃分為24個小時,每小時又分為60分,每分又分為60秒,成了特殊的60進位製,而秒後小數是10進製。這時、分、秒就是人們計量時間的基本單位。
如果有人間:一秒究竟有多長呢?那這裏隻能說,1秒大致是1日的1/86400。為什麼用“大致”二字呢?因為沒有指出“日”是“平太陽日”。這麼說,天上還有個“平太陽”嗎?那是怎麼回事呢?
天空的坐標
為了表示黃道在天空的位置,需要引用天球的概念。
大家都有這樣的感覺,無論我們走到哪裏,都覺得天空好像半個球麵蓋在頭上,由此就產生了“天球”的概念。觀測者的眼睛可作為天球的球心,但通常以地心作為天球的中心。天球的半徑是無窮大(作圖時常取為一個單位)。通常將地球的自轉軸無限延長到與天球相交,這相交的點叫做北天極與南天極。地球的赤道平麵無限擴大與天球相交的大圓圈,叫做天球赤道。
有了這麼一個假想的天球,如果將太陽周年(視)運動的路線畫上去,就是黃道(圖中的kk′)。不難看出,黃道與赤道有一個235°的交角(叫黃赤交角,我國在戰國時代就已測量出來)。由於這個黃赤交角,使我們的計時工作碰到一些困難。那是什麼樣的困難呢?後麵再說。
再談時間的計量
從古代起,人們就以太陽高度最高的時刻作為正午。太陽從正午開始向西移動,下山後,經過1個黑夜,又從東方升起來,再到正午,這麼1圈所經過的時間間隔,就叫做1個真太陽日。真太陽日分為24小時,就是真太陽時。古時用日晷(音:軌)記的時間,就是真太陽時。
後來發現,1年內真太陽日的長度逐日不同,最長與最短時可相差51秒。原因就在於前麵所說的兩點:一是太陽視運動速度不均勻,二是黃赤交角。我們計量時間是以地球自轉為標準的,也可以說是以天赤道為標準的。可是太陽是在黃道上運動,即使太陽視運動是均勻的,但它們在赤道上的投影是不均勻的。因此,黃赤交角的存在,增加了計量時間的複雜性。既然真太陽走得有快有慢,那麼,要做1個鍾表機械跟著太陽走,有時快,有時慢,這是做不到的(鍾表機械隻能是做比較均勻的旋轉)。所以,1820年法國科學院會議決定,將1年內各個真太陽日的平均值,作為1個“平均太陽日”或“平太陽日”,以平太陽日來定的時間就叫做“平太陽時”或“平時”。後來世界各國都采用這種計時辦法。現在,我們鍾表上的時間都是按平太陽時來計算的。
為了測量時間,人們就設想天上有1個“平太陽”,它在天赤道上走,並且每天走的速度都一樣;也是1年走1圈。這樣,平太陽時也可以跟真太陽時一樣來定義了。比如,當平太陽在南方最高位置時是正午。平太陽由正午到下一次正午所經曆的時間間隔就是1個平太陽日。1個平太陽日分為24小時,1小時分為印分,1分分為60秒。這樣,一秒的長度就是平太陽日的1/86400。
1個回歸年長為365日5時48分46秒,或3652422平太陽日。習慣上省去“平太陽”,也就是3652422日。但應理解,這“日”就是平太陽日。
上麵講過,真太陽在黃道上1年走1周,平太陽在赤道上1年走1周;真太陽的運行速度是不均勻的,平太陽運動的速度是均勻的。所以在任何一天,平太陽與真太陽並不會在同一個方向上,或者說;平太陽正午時,真太陽不一定是正午。因而兩者所表示的時刻就會不一致。也就是說,真太陽時與平太陽時不一致,它們的差別就叫做“時差”。用公式表示就是: