时间是什么?(续二)

September 24, 2007 1:58 am UTC | In Study

以前讲到计时的基本方法就是找一个有稳定周期的东西,然后数周期。天体的周期运动因为每个人都看得见,也无法改变,所以很容易有共识,也几乎个个周期都有对应的时间单位。

sidereal and solar day首先是“天”。这个是地球自转一周,白天黑夜交替的周期。 一天是 24 小时,或者 1440 分钟。不过一个小细节是通常所说的“天”是指“太阳日”(Solar Day),也即太阳出现在同一视线的周期(右图 1 到 3),这和另一种“恒星日”(Sidereal Day,遥远恒星出现在同一视线的周期,右图 1 到 2)有微小的区别。如右图所示,由于地球公转方向和自转方向一致,恒星日比太阳日要稍短一些,具体短多少是一个初等物理习题,留作大家练习好了,哈哈。答案是大约要短 4 分钟。一般卫星参数都是用恒星座标系统,所以地球同步卫星的周期一般都是标示为 1436 分钟的。

然后是“年” 。这个是地球绕太阳跑一圈,四季变化的周期。很久很久以前,人们就发现一年的时间里地球并不自转整数圈,而大约是 365.25 圈。聪明的祖先们想出了每四年插一个闰年补一天的办法来解决这个分数问题。

还有一个是“月” ,这个最开始是从月亮圆缺变化来的,也就是月亮绕地球跑一圈的周期。这个周期有各类定义方法,比如恒星月(Sidereal Month,27.3 天),不过通常只有朔望月(Synodic month)是有历法意义的,因为它是月亮在地球看来两次对准太阳的周期,也是月亮圆缺变化的周期。很不巧,朔望月不是整数天,大概是 29.53 天。中国的农历历法是描述月亮圆缺的,所以只好有的月 30 天,有的月 29 天。更不巧的是,这样下来 12 个农历月,到一年还差大概 11 天,怎么办呢?只好每两三年插一个农历闰月来补缺这相差的天数,每 19 年大概有 7 个农历闰月。另外,农历闰月的位置是根据节气的一些特征来算的。其实这些都是有规律可循的,只不过这个农历闰月实在太难算所以一般人都认为是紫金山天文台随便规定的……

无论如何,这样农历闰月的方法还是比较难搞,估计也只有少数中国人搞得清楚。后来从西方通行起来的公历历法,就完全不管什么月亮圆缺了,直接就每个月搞 30 天或者 31 天了事。至于闰年多的那一天为什么放在二月底,七月八月为什么连续两个大月之类的诡异问题,都可以去查 Gregorian calendar 的历史。好了,年月日讲完了,还有一个时间周期单位:星期。这个似乎就没有天体周期对应了,估计是从圣经来的,上帝造世界造了六天,然后休息了一天……当然也有别的渊源说法。

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2 Comments »

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  1. 拜a core
    一直不明白农历和阴历的差别有多大。。。看起来真是有区别

    Comment by paranoia — October 7, 2007 4:00 am UTC #

  2. 拜读,谢谢,上了一堂很好的科普课。

    Comment by sam zhou — February 11, 2008 10:22 pm UTC #

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