历法重要概念：恒星年、回归年、近点年、春分点、恒星月、朔望月

雪竹 2007-05-09 16：03 载于南方社区岭南茶馆的《连载》

为了搞清楚天文学和历法中容易混淆和误解的一些概念，然后说明它们在人们观察中的实际效果及其在历法中的实际应用时，有哪些因素需要考虑，有哪些因素不需要考虑，并建立起相应的模型以助于说明问题，让我们先来看看下面的一些概念和相关数据：

  1. 【恒星年】与【黄道】圈

    以遥远的恒星作为参照系来看，地球在绕日公转的轨道上运行一周所经历的时间叫做一个恒星年

    一个恒星年 = 365 日又 6 小时 9分 9.5 秒，约等于 365.25636 日

  2. 【回归年】与【春分点】

    （地球绕日公转时相继两次通过“春分点”所经历的时间叫做一个“回归年”。一个回归年 = 365 日又 5 小时 48 分 46 秒，约等于 365.2422 日。回归年比恒星年约短20分23秒）

  3. 【近点年】与【恒星年】

    （地球绕日公转时相继两次通过椭圆轨道的“近日点”所经历的时间叫做“近点年”。一个“近点年” = 365 日又 6 小时 13 分 49.4 秒，约等于 365.2596 日。“近点年”比“恒星年”约长 4 分 40 秒）

  4. 【恒星月】（月球绕地球公转一周的时间 ≈ 27.321661 日）

  5. 【交点月】（月球绕地公转时，其中心相继两次通过白道与黄道的同一交点所经历的时间，其值 ≈ 27.2 日）

  6. 【近点月】（月球绕地公转时相继两次经过“近地点”的时间 ≈ 27.6 日）

  7. 【朔望月】[月亮“盈亏”（圆缺）的周期 ≈ 29.530588 日]

一、【恒星年】与【黄道】圈

现代科学表明，万物都是在不断运动着的。宇宙间只有相对不动但却没有绝对不动的物体

但是，为了研究的方便，我们总是要选取某一个在我们看来是相对不动的物体作为参照物，然后来研究其它相对这个参照物来说是运动着的物体的运动规律

在【球面天文学】中，我们可以选一个在很长时间内都基本上看不到位移的天体（遥远的恒星）作为参照物，然后看太阳在【天球】上移动的路径，当太阳在天球上移动一个周期后又回到原来的位置上时，我们就把太阳绕着天球转了一圈的路径称作是【黄道】，而太阳在【天球】内旋转时所投影到天球上的轨迹，我们就称之为【黄道圈】

因为在【球面天文学】中，天球是个假设的圆球，这样一来，太阳在天球上走过的路线或其投影，也就是一个圆圈。因此，在【球面天文学】中，【黄道】就是一个标准的圆。太阳绕着这个圆转了一圈的时间，就叫做【恒星年】

一个【恒星年】的时间，是 365 日又 6 小时 9 分 9.5 秒，约等于 365.25636 日

以上概念，是源于以地球为中心的【球面天文学】。但是，从【日心说】的角度来看，一个【恒星年】的时间，实际也就是地球绕着太阳公转了一圈的时间

二、【回归年】与【春分点】的西移

在地球上的人们看来，地球上一年之间的寒暑变化，与太阳光在地球的某一点的南北方向上的照射角度直接相关

我国春秋时代的人们，早就发现了这个现象，并利用一种叫做【圭表】的物件来测量太阳光在地球上的这个角度变化，并进而测出这个变化的周期大约为 365 又 1/4 日

现代的人们经过精确测量和计算，得知这个周期的平均值为 365 日又 5 小时 48 分 46 秒，约等于 365.2422 日，并将这个时间称为【回归年】

对于处在北半球的人们来说，“回归”的含意，就是指某一点上空的太阳，从最北的地方向南去了以后，又返回了原位置的意思。因此，人们就把太阳由最北向南，再回到最北所花的这个时间叫做【回归年】

在【球面天文学】中，人们认为这种变化是由于太阳绕着【黄道】运行的面与地球的【赤道面】存在着一个 23°27′ 的夹角而造成的。这个交角也叫做【黄赤交角】

在近代【天体力学】中看来，这种现象的造成，实际上是由于地球在绕日运动时歪著身子绕日公转所致。而地球歪著身体的的这个角度，从地球的赤道面与公转的轨道面看，也正好就是23°27′

当人们把【黄道圈】与【回归年】联系起来研究，并按这个规律把【黄道圈】按角度等分为 24 份，并在每个等分点上取上一个名字作为每年24个节气的名称，同时还规定：视太阳圆面中心两次通过【春分点】所经历的时间就是一个【回归年】

从现代天文学的角度来看，所谓【回归年】，也就是地球在绕日公转时，两次通过【春分点】所经历的时间。但是，近代天文学证明，由于旋转体【进动】的关系，地球自转轴的指向是随着时间的变化而变化的。这样一来，就造成了一个问题：地球在绕日公转时，还没有转满一周，一个【回归年】就完成了。这种现象，在客观上就好象节气点在【黄道】上逐年往后退一样

通常，当我们以【春分点】为参照点时，就把这种现象称作【春分点】的西移。【春分点】的西移速度，于黄道的某一定点而言，是每年 50.24角秒！约 25800 年就要移动一周

由此可知，所谓地球绕日公转一周就是一年的说法是不严格的！正确的说法，是地球绕日公转一周就是一个【恒星年】

因为【回归年】比【恒星年】的数值要小，而且其各自的定义都不相同，又因为人们在制定历法时，所依据的是主要是【回归年】，所以，对于【春分点】的西移问题，在按【回归年】周期制定的阳历历法中，是可以不用考虑的。换句话说，对于观察天体的位置变化而言，【春分点】的西移现象可以被发现，但从“视太阳圆面中心两次通过春分点为一个【回归年】”的定义来看，在任何一个【回归年】里，都不需要考虑【春分点】的变化。这就是制定阳历历法时不需要考虑【春分点】变动的理由

三、【近点年】与【恒星年】的关系

近代【天体力学】表明，任何一个处于自由运行的天体（不包括带有轨道校正功能的人造“同步卫星”），其绕着别的天体作公转运行的轨道都不是标准的圆，而是一个椭圆！

当地球绕日公转时，因为轨道是个椭圆，从而就存在着一个近日点和远日点的问题

所谓【近点年】，就是地球在作绕日公转时，其每一次经过“近日点”时的周期。经过现代天文观察和计算表明，地球的【近点年】周期平均约为 365.2596 日。它比【恒星年】约长5分钟！

以上这种现象，就相当于地球的近日点，每年在【黄道】上要向东（朝前）移动约 11 角秒！约 117818 年，地球的“近日点”就会绕着黄道运行一周！

为什么会有这样的现象发生呢，这是因为，地球在绕太阳公转的过程中，同时还要受到其它天体的引力作用，从而使地球的轨道发生改变。这种现象，在《天体力学》上被称为“摄动”。由于“摄动”的影响，地球的公转轨道就会不断地发生缓慢的改变。这就是“近日点”会产生变动以及“近点年”要比恒星年长一些的原因

如果我们在【黄道】的某一处定一个点作为参照，那么，相对于这个点而言，一方面是春分点每年要向西移动 50.24 角秒，另一方面是近日点相对于这个点要向东移动约 11 角秒，这两个因素合起来，就相当于“春分点”和“近日点”间每年都有 61.24 角秒的位移。依此计算，约 21163 年，地球的“近日点”和“春分点”，就会交会一次

同理，对于 24 个节气中的某一个节气点而言，也会有相同的规律。由于地球绕日的公转存在着这样一些因素，这些因素反映到历法中的公历里来，那就相当于地球的“近日点”相对于阳历中的“节气点”的位置是在不断地变化著的。依此计算，每经过约 58 年，地球的“近日点”就会后移约一日

就目前而言，地球的“近日点”是在公历的 1 月 4 日，远日点是在公历的 7 月 6 日，那么，58 年后，地球的近日点就会后移至公历的 1 月 5日。580年后，近日点就会移动至公历的 1 月 14 日，余类推

依据开普勒第一定律和第二定律，行星在绕日作椭圆公转时，其近日点的角速度最快而远日点时角度速度最慢的道理，10581 年后，如今我们地球上的夏秋季节气之间的时间间隔长、冬春季节气之间时间间隔短的现象，就会反转过来。这一点，相对于现今公历中的节气间隔而言，明显地是有很大改变的

以上天文现现象，可以用一个模型来说明。这个模型可以由三个透明的薄板组成：

  • 第一个板，可以叫做“黄道板”，这是个固定不动的标准圆盘，这个圆盘的边缘，可以定义为黄道圈。在这个圆盘的最边缘上，刻一个标记，表示地球绕这个圆盘一周，就是一个恒星年。另外，在这个圆盘靠边缘周围挖出一道槽，以放置可以在旋转磁场的作用下自动绕黄道盘运行的钢珠

  • 第二个圆板，也可以叫做“节气板”，这是一个刻有 24 个节气点的圆盘，这个圆盘是可以转动的，用这个圆盘表示地球绕日公转时“回归年”的变化情况

  • 第三个板，是一个椭圆形的板。这也可以叫做“轨道板”。用这个板表示地球绕日公转时的实际轨道。并且，在这个椭圆板的近日点和远日点间，刻出一条直线，用以表示近日点的变化情况

把第一和第二个圆板的中心钻一个孔，再将椭圆板其中的一个焦点处也钻一个孔，然后将这三个板用钉子串在一起重叠起来钉在桌子上，这个模型就做成了

此时，我们将一只小钢珠放进黄道盘上的环形槽内，让钢珠在桌面下的旋转磁场的作用下随着黄道边缘上的槽内运转。在钢珠开始在黄道板刻有记号的边缘处开始运转时，我们可以用手慢慢扳动上面的“节气板”和“轨道板”，“节气板”按顺时针方向扳动，表示向西；“轨道板”按反时针方向扳动，表示向东

通过这样的演示，我们就可以看出，当小钢珠绕“黄道板”运行一周时，对节气板上的某一个节气点而言，它会提前到达，而对“轨道板”上的“近日点”而言，它要多走一段路才到到达。这是因为，当钢珠在运行时，节气板上的某个节气点在向着钢珠到来的方向转动，就好象是在迎接它的到来一样；而对轨道板而言，因为在钢珠运行时，轨道板在慢慢地朝着钢珠前进的方向走，这对钢珠下一次的到达，起到了要追赶一段路才能到达的效果。以上这个模型可以说明，为什么“近点年”最长，“恒星年”稍短，而“回归年”最短的道理

结论一：“春分点”在现行阳历中相对位置的微小变化只与置闰日的累积误差有关，而与该点的在黄道上西移无关

结论二：地球轨道的近日点是随时间的流逝而逐渐变化的，于现行阳历中的一年 24 节气中的某一节气点而言，其位移量约为每 58 年后移一日。以上结论，只是本人之浅见。由于天文知识有限，若是此结论有误，还望天文专家们不吝赐教

雪竹 2007 年 5 月 7 日

出处

  • 《中国历法研究资料汇编》 P290 - P293，《P - 6 天文与历法中容易误解的一些概念与数据》
  • https://www.getit01.com/p201806082810482/

2024-08-12 https://www.tuenhai.com 收录

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