年、月、日的种种定义

赵君亮

关键词：时间单位 年月日 自转 公转 历法

年、月、日，作为时间计量单位，可谓人尽皆知。然而，年、月、日实际上有着严格的科学定义，而且颇不简单，内容涉及诸多天文学知识，非仔细思索不得领悟其要津。

什么是一日

时间，细细想来，可谓是最难以捉摸的物理量，无人能给出简要而明晰的定义。你也许会争辩，由钟表等计时器便能轻而易举地读出现在的准确时间。那么试问，计时器上的时间又从何而来呢？

究竟什么是一日、一月和一年？学过自然课的中学生会这样回答：地球自转一周为一日，这是昼夜交替的周期；地球绕太阳公转一周为一年，这是四季轮回的周期；把一年分成12份，每一份就是一个月。

回答正确，不过，要是进一步追问，什么是地球自转一周？问题就变得复杂了。

运动都是相对的，需要有参照物，转动亦不例外。量度地球自转，太阳提供了一个天然的参照物。称太阳圆面中心白天到达天空中最高位置的时刻为太阳上中天，夜晚到达地平线以下最低位置的时刻为太阳下中天。定义太阳下中天瞬间为一天的起始时刻（0时），相邻2次下中天之间的时间间隔为一天（也就是地球相对太阳的自转周期）。一天等分为24小时，上中天时刻便是一天中的12时。

至此，“一日”的问题是否完全解决了？未必。

太阳每天东升西落是地球自转的反映，称为太阳的周日视运动。太阳周日视运动的速度并不均匀——一年之中每天都在变，甚至同一天之内都在变。地球公转轨道面（黄道面）与地球赤道面并不重合，而是斜交成约23°27′角，称为黄赤交角。尽管地球自转非常均匀。但因太阳位于黄道面上，它在赤道面上的周日视运动速度却不断变化。太阳除周日视运动外。还有因地球公转引起的周年视运动。地球沿椭圆轨道绕太阳公转，公转速度是不均匀的，因而太阳周年视运动也是一种非匀速运动。这种不均匀的时间系统显然不能满足人们的需要。日常生活要求一年365天中的每一天都有着相等的长度。

为解决这一难题，天文学家假想有一个“平太阳”，以区别于我们看到的“真太阳”。平太阳沿赤道面匀速运动，运动速度等于真太阳的平均速度，以平太阳为参照物来计量的时间系统——平太阳时，便是均匀的了。相应地，用真太阳为参照物来计量的时间系统称为真太阳时，与平太阳时合称为太阳时。

实际上，太阳时系统中的一天并非地球真正的自转周期，原因在于地球既有自转，同时又有公转。以远方恒星为参照物，称地球相对远方恒星的自转周期为1恒星日。恒星日才是地球真正的自转周期，它比平太阳日约短3分56秒。日常生活中，人们所关心的是太阳日，而不是恒星日——毕竟人们是日出而作，日没而息。

什么是一年

地球绕太阳公转一周称为一年，这是“年”的常识性定义。同样进一步追问，什么是地球公转一周？

如果您身临平坦旷野，直观上，“天”就像一个硕大无朋的半球（天穹）罩着大地上的一切，日月星辰则在球面上东升西落，这个想象中的球称为“天球”。地球赤道面与天球的交线称为天赤道，黄道面与天球的交线称为黄道，太阳便是沿着黄道周年视运动。天赤道与黄道交于天球上的两点，即春分点和秋分点，太阳到达这两点之时，便是24节气中的春分和秋分。

地球并非一个完美的球体。而是在赤道附近稍有隆起。扁球状、自转中的地球在太阳和月球引力的作用下自转轴会发生摆动。犹如旋转中的陀螺会表现出的那种晃动。地球的这种摆动式运动称为岁差，由于岁差，春分点（以及秋分点）会沿着黄道移动，经25 800年沿黄道移动一周。

为了给“年”下一个严格的定义，需要涉及太阳的周年视运动，而且同样需要参照物——参照物不同，便会引出不同长度的“年”。太阳在天球上连续两次经过春分点的时间间隔称为1回归年，等于365.24220平太阳日，这是地球上寒暑轮回的周期。太阳相对远方恒星的周年视运动周期称为1恒星年，等于365.25636平太阳日，这是地球的实际公转周期。回归年与恒星年的微小差异起因于地球的岁差运动。与日常生活紧密相关的是回归年，而不是恒星年。

除了上述两种“年”外，在专业天文工作中有时会用到另外两种“年”——“近点年”和“交点年”。地球公转轨道为一椭圆，日地距离是变化的，地球距太阳最近的点称为近日点。所谓“近点年”，便是指地球连续两次经过近日点的时间间隔，等于365.25964平太阳日，主要用于研究太阳运动。月球轨道称为“白道”，白道与黄道在天球上交于两点——升交点和降交点。地球连续两次经过升交点的时间间隔称为“交点年”，等于346.62003平太阳日。交点年对计算日食有重要作用，故又称为“食年”。

上述各种“年”都不是“日”的整数倍，为此不得不引入历法中的“年”——“历年”。阳历（即公历）历年一年有365日（平年）或366日（闰年），阴历历年一年有354-355日（平年）或384-385日（闰年）。无论阳历还是阴历，历年的平均长度都非常接近回归年。

什么是一月

月球绕地球公转一周称为1月，这是“月”的常识性定义。何谓月球公转一周？如“日”和“年”一样，也必须引入用以计量月球公转周期的参照物。

以太阳为参照物的月球公转周期称为1朔望月，等于29.53059平太阳日，这是月球盈亏变化的周期，农历1个月的平均长度即等于1朔望月。以恒星為参照物的月球公转周期称为1恒星月，等于27.32166平太阳日，恒星月才是月球绕地球运动的实际公转周期。人们日常生活中所注意到的是朔望月，而不是恒星月。

此外，在专业天文工作中有时会用到另外两种“月”——“分点月”和“交点月”。前者以春分点为参照物，等于27.32158平太阳日，后者以月球轨道升交点为参照物，等于27.21222平太阳日。

上面那些“月”都不是“日”的整数倍，为此需引入历法中的“月”——“历月”。阳历每个历年有12个历月，历月长可有28（平年2月）、29（闰年2月）、30（小月）或31（大月）平太阳日。阴历每个历年有12个（平年）或13个（闰年）历月，历月长29（小月）或30（大月）平太阳日。阴历历月有明确的天文意义——历月平均长度等于朔望月，符合月相变化周期。

我们生活中所关注的是回归年、朔望月和平太阳日，相应的实际运动周期则是恒星年、恒星月和恒星日。