太阳连续两次通过冬至点所需要的时间间隔,叫回归年,古代称为岁实。
利用圭表,可以直接测定太阳到达冬至点的日子,因为那一天正午时的表影比一年中其他日子的都要长。但是,冬至可能发生在这一天里的任何一个时刻,而并非一定是正午,所以要想知道冬至时刻,须经过较长时间的观测。
春秋战国以前,天文学家已掌握365 1/4日的回归年数值,写作“三百六十五日四分日之一”。这个数值从何而来,未见明文记载。他们可能在总结了几百年冬至日正午影长后发现的,如果第一年的冬至日正午表影最长,第二年则稍短,第三年更短,第四年差不多与第二年等长,第五年又基本上回到第一年的长度,然后把第一年冬至日到第五年冬至日之间的日数,除以四年,就会得到上述数值。这虽然是推测,但与事实不会相差太远。
使用这一回归年长的历法叫做四分历。 回归年长度的现代测定值为365.242217日,四分历一年可超出0.007783 日,四年则超出0.031132日,还不到45分钟,对于2000多年前的古代来说,做到这一步已经很不容易了。
不过,四分历在长期使用后,误差积累就比较明显了,常常出现历法后天现象,即历法预推时刻比实际天象发生时刻要晚。这就需要重测回归年值,改换置闰法。比较历代历法的回归年值,会发现总的趋势是误差逐渐变小,接近真实的长度。最逼近的数值为365.242190日,误差为一0.000027日,一年仅差2.3秒,这是明末邢云路用他的六丈高表测出的。
很值得一提的是,南宋杨忠辅测定的数据,为365.2425日,和现行公历(即格里高利历)完全一样,却比公历早使用350年。同时,杨忠辅注意到,回归年的长度不是一成不变的。虽然他测出的变化值比现代理论值要大,但是,现代理论值是在天文望远镜高度发展之后,在天体力学和高等数学的帮助下,才推算出来的。
朔和望是月亮运动轨道上的两个位置。在朔时,月亮中心与太阳中心处于同一黄经,黄经差等于0°,这时候从地球上是看不见月亮的。在望时,月亮与太阳隔着地球遥遥相对,黄经差等于180°,这时候从地球上看月亮,其形状是圆满无缺的。连续两次朔或连续两次望之间的时间间隔,称为一个朔望月。
四分历中的朔望月值不是得自于观测,而是根据19年七闰法,从回归年长度推算出来的。中国最早的置闰周期是19年七闰,即19个回归年等于19个阴历年加上七个闰月。也就是说,19个回归年等于235个朔望月。 由于四分历的回归年值偏大,朔望月值偏小,当提高回归年精度时,就会减低朔望月的精度,反之亦然。直到南北朝以前,这个问题还没有解决。19年七闰是阻碍问题解决的关键。北凉的赵[匪欠][fei废]修改了置闰周期,采用600年221闰,使回归年和朔望月精度都有所提高。
本来,回归年和朔望月就是两个独立的周期,没有必要非把它们联系在一起。从唐代李淳风的麟德历起,废除了置闰周期,以无中气之月为闰月。
当天文学家逐渐掌握了日食月食的规律以后,可以用两次交食之间的日数除以月数而直接获得朔望月值。两次交食相隔的时间越长久,朔望月值就越精密。 (穷奇网 www.71101.net)
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