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历法?
什么是历法
历法,简单来说就是根据天象变化的自然规律,计量较长的时间间隔,判断气候的变化,预示季节来临的法则。
历法是关于时间的计算方法的科学,是在人类生产与生活中逐渐形成的,它直接与天体运行周期相关。比如,2010年1月2日,光绪三十三年三月初九,唐朝从公元618年到907年共统治了290年等等,这些时间都是通过三个天体——太阳、地球、月亮的运转周期的比例计算出来的。然而,准确地计算时间是十分复杂的,因为太阳、地球、月亮这三个天体运转周期的比例都不是整数,通常说的一年12个月或360日,只是一个概数。实际上,一个回归年为365.2422日,一个朔望月为29.5306日,它们既不是月的整数倍,也不是日的整数倍。所以,历月有大月和小月之分,历年有平年和闰年之别。
人们为了使用和计算方便,使年、月、日的周期能够相互配合起来,并且都能用整数进位,人为规定历法中的年和月都是整数日,通过大月和小月,平年和闰年的适当搭配和安排,使其平均历月等于朔望月,或平均历年等于回归年。这就是历法的主要内容。
因此,历法是计算太阳、地球、月亮运转周期的比例的学问,是以这三个天体的运转比例为研究对象的。用不同的方法来计算这种比例关系,就是不同的历法。
日常使用的日历,对每一天的“日期”都有极为详细的规定,这实际上就是历法在生活中最直观的表达形式。
年、月、日是历法的三大要素。历法中的年、月、日,在理论上应当近似等于天然的时间单位——回归年、朔望月、真太阳日。
任何一种具体的历法,首先必须明确规定起始点,即开始计算的年代,称为“纪元”;规定一年的开端,称为“岁首”。此外,还要规定每年所含的日数,如何划分月份,每月有多少天等等,这需要长期连续的天文观测作为知识基础。
历史上各地存在过千差万别的历法,但基本原理不外乎三种:太阴历(阴历)、太阳历(阳历)和阴阳历。三种历法各自有各自的优缺点,目前世界上通行的“公历”实际上是一种太阳历。
历法的形成与发展
历法主要是农业文明的产物,最初是因为农业的生产的需要而创制的。公元前3000年,生活在两河流域的苏美尔人根据自然变换的规律,制定了时间上最早的方法,即太阴历。苏美尔人以月亮的阴晴圆缺作为计时标准,把一年分为12个月,共364天。公元前2000年左右,古埃及人根据计算尼罗河泛滥的周期,制定出了太阳历,这是公历最早的源头。中国的历法起源也很早,形成了独特的阴阳历法。在世界历史上,不同的时期和不同的地区,还采用过各种不同的历法,比如伊斯兰教历、中国的农历、藏历等。??
《周易·系辞上》说:“仰以观于天文,俯以察觉于地理,是故知幽明之故。”天文学的实践主要是观察,历法也是在观察的基础上产生的。“在天成象,在地成形,变化见矣。”观察天上的“象”即日月星辰,观察地上的“形”即山川动植万物,对天象地形的观察,可以看到自然的变化。天上变化最明显的是日月,因此,可以猜测古人最早观察的对象应是日。
在观察时,人们首先感觉到的是昼夜的变化,这个变化跟太阳的升落密切相关,太阳从东方升起的时候,天就亮了,太阳西落之后,天就黑了。第二天又是这样重复一次。昼夜变化和太阳升落形成了最早的时间概念:日。月亮的圆缺变化当然也不会被人们所忽视。从娥眉月到满月,经过月圆与月亏的循环变化,人们对月亮这种位相变化周期,也就是月相有了认识,从而形成了时间的另一个概念:月。?
“日月运行,一寒一暑”,“变通莫大乎四时”(《周易·系辞上》)。四季气候的寒暑变化同样给人们留下了深刻的印象。但由于周期太长,界线并不那么明显,因此对它的认识要晚一些。在寒暑变化的同时,植物也有明显的变化,叶生叶落,花开花谢,也呈现着周期性。寒暑之气的变迁和物候的更替,形成了气候的概念。四季气候的变化,人们开始只是十分模糊的概念,后来才逐渐明确起来,并且日益精密、准确。历法就是这样形成的。
在中国十代历法中,甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸被称为“十天干”;子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥被称为“十二地支”。两者按固定的顺序互相配合,组成了天干地支相配的纪年,简称“干支纪法”,这标志着中国历法的产生。
历书与万年历
关于历书
历书是排列年、月、节气等供人们考查的工具书。历书在我国古时称通书或时宪书,在封建王朝的时代,由于它是皇帝颁发的,所以又称“皇历”。
传说,在黄帝时代就已经有了历法,但不足为凭。据成书于春秋时代的典籍《尚书·尧典》所载,帝尧曾经组织了一批天文官员到东、南、西、北四方去观测星象,用来编制历法、预报季节,但有关历法的材料至今尚未发现。
原始的观象授时历书《夏小正》
《夏小正》成书不晚于春秋时代(公元前8世纪至公元前5世纪)。此历书按12个月的顺序分别记述了当月星象、气象、物候,以及应该从事的农业和其他活动。例如,书中记载道:“正月,鞠则见,初昏参中,斗柄悬在下。三月,参则伏。四月,昴则见,初昏南门正。五月,参则见,初昏大火中。六月,初昏斗柄正在上。七月,汉案户,初昏织女正东乡,斗柄悬在下则旦。八月,辰则伏,参中则旦。九月,内火,辰系于日。十月,初昏南门见,织女正北乡则旦。”
《夏小正》的历法十分简单,它只是把一年分成12个月,没有置闰月的方法,更没有春夏秋冬四季的概念;它所记载的自然界现象以动植物的变化最多,所记的生产活动也只有农业、畜牧、渔猎、采集,手工业生产在当时还很不发达。许多迹象表明,它很可能是夏朝流传下来的关地生产活动的世代经验的积累。
第一部具有历史意义的科学历书《四分历》
周代(公元前600年左右)已经发明了用土圭测日影来确定冬至(一年中正午日影最长的日子)和夏至(一年中正午日影最短的日子)等重要节气的方法;周代的天文学家已经掌握了推算日月全朔的方法,并能够定出朔日,这可以从《诗经》中得到证实,《小雅·十月之交》中记载:“十月之交,朔月辛卯,日有食之,……彼月而食,则维其常,此日而食,于何不臧?”“朔月”二字在我国典籍中首次出现,我国也第一次明确地记载日期(周幽王六年,即公元前776年)的一次日食。周代历法到春秋末至战国时代,已经定出回归年长为365日,并发现了19年设置7个闰月的方法。在这些成果的基础上,诞生了《四分历》。
我国有完整资料的第一部传世历书《太初历》
与《四分历》相比其进步之处有三点:以正月为岁首,将我国独创的二十四节气分配于12个月中,并以没有中气的月份为闰月,从而使月份与季节配合得更合理;行星的会合周期测得较准确,如水星为115.87日,比现在测量值115.88日仅小0.01日;采用135个月的交食周期,即一食年为346.66日,比今测值只在0.04日。
第一部载有定朔算法的历书《乾象历》
该历书由东汉末年刘洪(公元158年~167年)制订。历书首次将回归年的尾数降至14以下,成为365.2462日;第一次将月球运行有快慢变化引入历法。
祖冲之的《大明历》
《大明历》由南北朝时代的祖冲之所编制。此历书首次将东晋虞喜(公元281年~356年)发现的岁差引用其中,并且定出了45年11个月差1度的岁差值。祖冲之测定的交点月长为27.21223日,与今测值仅差十万分之一。到了隋代,刘焯(公元544~610年)在制订《皇极历》时,采用的岁差值较为精确,是75年差1度。
占有重要地位的《黄极历》
《皇极历》是隋代刘焯所制订,此历书考虑了太阳和月亮运行的不均匀性,为推得朔的准确时刻,创立了等间距的二次差内插法的公式,这一创造不仅在中国制历史上有重要意义,在中国数学史上也占重要地位。
唐代著名历书《大衍历》和《宣明历》
唐代一行在大规模天体测量的基础上,于开元十五年(公元727年)撰成《大衍历》的初稿,一行去世后,由张说和陈玄景等人整理成书。《大衍历》用定气编制太阳运动表,一行为完成这项计算,发明了不等间二次差内插法。《大衍历》还用了具有正弦函数性质的表格和含有三次差的近似内插法,来处理行星运动的不均性问题。《大衍历》以其革新号称“唐历之冠”,又以其条理清楚而成为后代历法的典范。
徐昂制订的《宣明历》颁发实行于长庆二年(公元822年),是继《大衍历》之后,唐代的又一部优良历法,它给出的近点月以及交点月日数分别为27.55455日(今测值27.5545503日)和27.2122日(今测值27.2122206日);它尤以提出日食三差,即时差、气差、刻差而著称,提高了推算日食的准确度。
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