才28號(hào)，怎么就月末了？

2月29日出生的小伙伴一定有過(guò)這樣的煩惱：為什么別人可以每年過(guò)一個(gè)生日，而我們想過(guò)一個(gè)生日要等4年之久？

后來(lái)，通過(guò)在課本上學(xué)習(xí)到的公歷知識(shí)，我們知道，原來(lái)在平年2月只有28天，閏年時(shí)才會(huì)有29天，只有能被4整除并且遇整世紀(jì)年時(shí)須被400整除的年份才是閏年，于是2月29日出生的小伙伴只能4年過(guò)一次生日啦。

其實(shí)這些歷法規(guī)定的背后是人們對(duì)歷法精益求精的不斷探索和嘗試。

一、什么是歷法？

大約在1萬(wàn)年前的新石器時(shí)代，人們從狩獵和采集經(jīng)濟(jì)向原始的農(nóng)牧業(yè)過(guò)渡。由于牲畜有一定的繁殖期，農(nóng)作物的播種、生長(zhǎng)和收割更具有一定的規(guī)律性，于是基于生產(chǎn)的需求，原始的歷法產(chǎn)生了。

人們根據(jù)太陽(yáng)的東升西落、晝夜交替有了日的概念；根據(jù)月亮的陰晴圓缺、盈虧變化有了月的概念；感受寒來(lái)暑往、觀察草木榮枯，有了年的概念。而歷法就是推算年、月、日的時(shí)間長(zhǎng)度和它們之間的關(guān)系，制定時(shí)間序列的一種法則。

早期根據(jù)物候確定的“年”受到氣象異常因素的影響波動(dòng)較大，無(wú)法準(zhǔn)確定出一年到底有多少天。后來(lái)人們總結(jié)出星象變化與季節(jié)、氣候的關(guān)系，才精準(zhǔn)地給出一年的天數(shù)，據(jù)此制定的歷法便是天文歷。

天文歷結(jié)合太陽(yáng)和月亮的運(yùn)動(dòng)，通過(guò)制定合理的法則以日、朔望月、回歸年為基本要素來(lái)編排日期。由于不同地區(qū)文化歷史等因素的差距，從古至今，從東方到西方，誕生了許多種不同的歷法。我們可以根據(jù)歷法的特點(diǎn)進(jìn)行一個(gè)分類，將其大致分為三種，分別是：陽(yáng)歷，陰歷，陰陽(yáng)合歷。

陽(yáng)歷

即太陽(yáng)歷，它是依據(jù)地球公轉(zhuǎn)造成的太陽(yáng)的周期性變化來(lái)制定的歷法。太陽(yáng)歷以地球圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間為基準(zhǔn)，因此其強(qiáng)化年的概念，而月的長(zhǎng)度則通常不是那么嚴(yán)格。這種情況下，太陽(yáng)歷中對(duì)季節(jié)的把握非常準(zhǔn)確，某個(gè)季節(jié)對(duì)應(yīng)的就是特定某段日期。

歷史上，陽(yáng)歷最早出現(xiàn)在6000年前的古埃及，當(dāng)時(shí)的人們依據(jù)天狼星偕日升（即天狼星恰好在黎明前升到地平線上）的天象和尼羅河水泛濫的周期，確定了一年的長(zhǎng)度。大家所熟知的公歷，便是太陽(yáng)歷，因此，我們有時(shí)也習(xí)慣性稱為“陽(yáng)歷”。

天狼星偕日升，Stellarium模擬

陰歷

又稱太陰歷。太陰即月亮，顧名思義，太陰歷是主要按照月亮的月相周期變化來(lái)制定的歷法。由于月相變化周期平均約為29.5天，因此陰歷中月分為大月和小月，其中大月30天，小月29天。目前仍在使用的歷法中，伊斯蘭歷為純陰歷。在伊斯蘭歷中規(guī)定，每年有12個(gè)月，其中奇數(shù)月30天，偶數(shù)月29天，一年12個(gè)月，每30年設(shè)置11個(gè)閏年，在12月后加一天（這點(diǎn)與我們的公歷相似，閏年加一天），這樣伊斯蘭歷30年的年長(zhǎng)和30年朔望月的總?cè)諗?shù)才基本相等。

這樣算起來(lái)，一年的平均長(zhǎng)度為354.37天，與實(shí)際上的回歸年大約有11天的差距，造成每隔2.7年差一個(gè)月，因此，伊斯蘭歷中，看不出季節(jié)與月份的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

陰陽(yáng)合歷

又稱太陰太陽(yáng)合歷，是一種在內(nèi)容上既有太陽(yáng)歷，又有太陰歷內(nèi)容的歷法。具體體現(xiàn)在，保證月的長(zhǎng)度與朔望月的周期保持一致，而在年的長(zhǎng)度上，則保證多年的平均值與地球圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)周期一致。這種安排使得“月”能直觀體現(xiàn)月相變化，同時(shí)又考慮了月份與季節(jié)相對(duì)應(yīng)的關(guān)系。

我國(guó)的傳統(tǒng)歷法——“農(nóng)歷”就是其中的代表，農(nóng)歷月以朔日為月首，體現(xiàn)了與月相的關(guān)系，設(shè)置二十四節(jié)氣，又反映出太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)。農(nóng)歷中，通常年份，每年設(shè)12個(gè)朔望月，年長(zhǎng)354天左右，閏年設(shè)13個(gè)朔望月，年長(zhǎng)384天左右，平均每19年中設(shè)7個(gè)閏年。在農(nóng)歷中，我們可以直觀地看到月相信息，比如俗話說(shuō)的“十五的月亮十六圓”；置閏也使得月份與季節(jié)沒(méi)有出現(xiàn)對(duì)應(yīng)混亂的情況，像今年就會(huì)出現(xiàn)農(nóng)歷閏二月。農(nóng)歷的相關(guān)規(guī)范詳見(jiàn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《農(nóng)歷的編算與頒行》（GB/T 33661-2017）（由國(guó)內(nèi)唯一的歷書編算機(jī)構(gòu)中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)牽頭起草）。

今年農(nóng)歷閏二月（圖片來(lái)源：紫金山天文臺(tái)）

總體來(lái)說(shuō)，三種歷法各有自己的特點(diǎn)，但無(wú)論哪種，其背后都有著科學(xué)知識(shí)在支撐，這也是三種歷法在世界范圍內(nèi)都有地區(qū)在使用的原因。

二、歷法改革——儒略歷與格里高利歷

公歷是目前世界上通用的歷法，由羅馬教皇格利高利十三世于1582年頒行，故其又叫做格里高利歷。格里高利歷則是在儒略歷的基礎(chǔ)上改善而來(lái)的。

儒略歷是由羅馬統(tǒng)治者儒略·凱撒于公元前45年1月1日起頒布施行的歷法。它以回歸年為基本單位，將全年分設(shè)為12個(gè)月，單數(shù)月是大月，長(zhǎng)31日，雙數(shù)月是小月，長(zhǎng)為30日，只有2月平年是29日，閏年30日。每年設(shè)365日，每四年一閏，閏年366日。儒略歷編制好后，儒略·愷撒的繼承人奧古斯都又從2月減去一日加到8月上使8月變成大月，又把9月、11月改為小月，10月、12月改為大月。

儒略·凱撒半身雕塑（圖片來(lái)源：維基百科）

儒略歷作為一種太陽(yáng)歷，其采用的年平均長(zhǎng)度為365.25天，但事實(shí)上，太陽(yáng)兩次過(guò)春分點(diǎn)（回歸年）的長(zhǎng)度為365.2422天，相差了0.0078天。這0.0078天看起來(lái)似乎很小，但如果長(zhǎng)時(shí)間施行，就會(huì)造成大約每隔128年會(huì)有1天的差距。儒略歷從公元325年定春分為3月21日起，在其施行1200多年后的1582年，春分日已提早到了3月11日。

為了解決儒略歷先天的不足，格里高利歷在儒略歷基礎(chǔ)上進(jìn)行了修改。此次修改主要是對(duì)儒略歷的閏年部分進(jìn)行修改，將原來(lái)4年一閏，改為了每一個(gè)可以被4整除的年份都是閏年，但整世紀(jì)年必須也能被400整除才置閏年（像1700年、1800年、和1900年都不是閏年，而2000年是閏年）。經(jīng)過(guò)格里高利的修改，每400年比儒略歷少3個(gè)閏年，算起來(lái)年平均長(zhǎng)度變?yōu)榱?65.2425，與回歸年的實(shí)際長(zhǎng)度僅有0.0003天的差距，大約連續(xù)使用3300多年才會(huì)差出一天。

教皇格里高利十三世（圖片來(lái)源：維基百科）

有意思的是，為了再次將春分日確定在3月21日前后，格里高利歷規(guī)定1582年10月4日星期四的次日為1582年10月15日星期五，即有10天被刪除，但原星期的次序保持不變。

值得注意的是我國(guó)南宋時(shí)期的統(tǒng)天歷確定的年平均長(zhǎng)度（歲實(shí)）已經(jīng)和現(xiàn)今公歷的回歸年一樣，但比公歷的行使時(shí)間早了三百多年。

修正后的格里高利歷較儒略歷更加精確，逐漸在西方基督教國(guó)家中采納，后來(lái)逐漸成為國(guó)際上通用的歷法。可以說(shuō)格里高利歷取代儒略歷是一場(chǎng)關(guān)于科學(xué)的立法改革，也這是這場(chǎng)改革奠定了我們今天國(guó)際通用的歷法系統(tǒng)。

從古埃及的天狼星偕日升，到格里高利歷取代儒略歷，歷法的每一次精益求精的改革和發(fā)展都體現(xiàn)了人們對(duì)天體運(yùn)行自然之道的尊重和對(duì)制定密合天行的歷法以服務(wù)國(guó)民需要的重視。背后隱藏了無(wú)數(shù)天文學(xué)家日以繼夜的觀測(cè)和艱苦卓絕的探索。

作者：孫恒陽(yáng) 中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)青島觀象臺(tái)工程師