地球/1f. 時間的本質：太陽曆、陰曆和恆星曆

什麼是時間？

時間是透過地球相對於其他天體運動來測量的。一天是指地球繞其極軸自轉一週所需的時間。一個朔望月是指月球繞地球公轉一週所需的時間，而一年是指地球繞太陽公轉一週所需的時間。時間的測量至關重要，因為它決定了播種和收割的時間、狩獵遷徙的訊號、天氣和季節的預測、在機場乘坐飛機、上課和參加期末考試。時間被進一步細分為小時、分鐘和秒，因此你生命的每一刻都可以用我們星球的這天體運動來解釋。

地球年的長度

幾個世紀以來，時間一直是地球速度或速度及其相對於其他天體運動的直接度量。最早的太陽曆和陰曆設計用於跟蹤太陽和月亮在天空中的運動，可以追溯到 7000 年前，遠早於青銅時代，當時人類還在使用石器，但已經開始利用農業，並馴化了動物。跟蹤時間的流逝變得很重要，因為它可以發出播種和收割的訊號。對於遊牧民族來說，它還可以發出移動營地的訊號，因為冬季和惡劣的天氣可能會使遊牧民族在意外的冬季風暴中被困，以及發出在一年中與其他部落的大型群體相聚的訊號。

太陽曆

人們需要解決的關鍵問題之一是，一年有多少天，值得注意的是，世界各地每個文化和文明都達成了一致意見，認為一年有 365 天，一些文明還認識到多出四分之一天。為了進行這一計算，每個群體必須確定太陽的運動，無論是從地平線上，還是從太陽在天空中的中午最高點。

世界各地都發現了古代石碑和太陽曆，它們測量了太陽每天的運動。從夏至（太陽在中午時分達到天空中的最高點）開始，標誌著轉折點，到冬至（太陽在中午時分達到天空中的最低點）結束，人們需要計算天數。生活在赤道地區的人們，那裡四季不明顯，不太關心太陽的執行和太陽年的測量，他們經常跟蹤月亮在夜空中的執行及其相位。在歐洲、亞洲和前哥倫布美洲的文化中都發現了太陽時間的記錄，而陰曆時間記錄在中東和非洲的文化中更為普遍，這些地區更靠近地球的赤道。

墨西哥的庫庫爾坎神廟。

為了測量時間的流逝而建造的古代紀念碑包括英國的巨石陣，它似乎與夏至對齊；蘇格蘭的梅斯豪古代墓葬或石制住宅；以及愛爾蘭的紐格萊奇，建於近 5000 年前，在一年中的關鍵日子，陽光會照射到黑暗的石制庇護所中。在美洲發現了一些最先進的早期太陽曆，包括尤卡坦半島墨西哥的卡斯蒂略金字塔，也稱為庫庫爾坎金字塔。這座金字塔建於大約 1200 年前，共有 365 級臺階，分為四個方向，每個方向 91 級臺階。這座四面金字塔面向一個方向，在春分和秋分期間，太陽投下的陰影會像一條有羽毛的蛇，這條蛇也出現在金字塔周圍發現的雕塑中。在新墨西哥州查科峽谷的古代普韋布洛城附近，有一座孤立的巨石，在那裡可以找到一個 1000 年前的太陽曆，它以一個螺旋形的巖畫的形式出現。在夏至，一道陽光會落在它的中心，而在冬至，它會移動到螺旋形巖畫的邊緣。事實上，查科峽谷的整個城市和周圍的建築似乎都與太陽的方向對齊，正如安娜·索菲爾所建議的，並且今天普韋布洛人仍在遵循這一傳統。

新墨西哥州法哈達巨石上的太陽匕首，展示了太陽在一年中的位置。

安提基特拉機械。

結合太陽曆和陰曆

太陽曆和陰曆成為人們聚會、宗教活動、節日或體育比賽時間同步的關鍵，例如希臘的四年一度的奧運會或北美的年度印第安人集會。然而，每個曆法都有所不同，因為它們是將天數分為陰曆月或覆蓋在太陽年上，或者兩者混合的結果。已知最早的將太陽日和陰曆日同步的歷法是由早期希臘天文學家梅頓制定的，它是一個19個太陽年的週期，分為235個陰曆月。經過235個陰曆月，月亮和太陽將在天空中重新開始它們的週期，這個週期將重複，從夏至開始。這個早期的日曆在200年後被另一位名叫卡利普斯的希臘天文學家修改，他認識到一個額外的76年週期，這個週期是由四季長度的變化決定的，四季長度在94天到89天之間。這個新日曆設定在公元前330年的夏至，為了追蹤這個日曆，人們發明了齒輪機制來計算日期以及月亮、太陽和星星的位置。例如，安提基特拉機制就是一個例子，它是一個大約公元前100年的航海日曆。

年中的月份

我們現代的日曆，由一個分為12個偽陰曆月的太陽年組成，最早是在公元前700年左右的羅馬實施的。羅馬人在之前使用的10個命名的月份中增加了1月和2月。這10個月份是：（1）3月，（2）4月，（3）5月，（4）6月，（5）7月，（6）8月，（7）9月，（8）10月，（9）11月，（10）12月。與希臘日曆結合了太陽週期和陰曆週期不同，羅馬日曆只利用了太陽週期，這意味著每個月都有固定的天數。然而，這帶來了一個問題，因為太陽年不能被平均地分成365天。每四年都需要在日曆中新增一天。早期的羅馬日曆會新增一個額外的月份（稱為梅塞多尼烏斯），並將天數保持在355天（12個月的陰曆年）和377天之間，平均為366.25天。這意味著夏至在這個日曆上只有一天的時間偏差。然而，這個日曆很複雜，因為有些年份有額外的月份，如果一個城市或地區忘記或忽視了這個額外的月份，日曆就會出錯。經過700多年的使用，凱撒大帝對羅馬日曆進行了改革，他取消了額外的月份，並在每四年新增一天，即閏年。這個日曆以凱撒大帝的名字命名，稱為儒略曆，凱撒大帝在公元前44年的3月15日（三月伊得節）被殺。他的養子屋大維在羅馬掌權，並在公元前27年取名為奧古斯都，這成為8月的新的名稱，因為他的統治發生在凱撒大帝之後，所以他以凱撒大帝的名字命名了8月之前的月份，即7月。現在的月份名稱依次為1月、2月、3月、4月、5月、6月、7月、8月、9月、10月、11月和12月，在2月增加一個閏日。這個日曆被整個羅馬帝國採用，使用了一千五百多年，今天仍然在世界上一些地區使用。

然而，在公元1582年，春分的日期偏差了10天，因為在儒略曆中，每年比地球繞太陽旋轉短0.0075天，這並不多，但使用這個系統1582年後，相當於11.865天。為了糾正這個問題，天文學家阿洛伊修斯·利留斯建議向前跳躍10天，這個提議由克里斯托弗·克拉維斯向教皇格里高利十三世提出，教皇格里高利十三世頒佈法令，將1582年10月4日改為1582年10月15日。為了防止日後偏差，閏年被修改為每四年一次，但凡能被100整除的年份，如果能被400整除則為閏年。這個想法並不受歡迎，沒有在所有地方完全被採用，特別是新教和東正教國家，但隨著時間的推移，格里高利曆成為標準的太陽曆，因為它最適合地球繞太陽旋轉。

陰曆

由於地球和月球相對於太陽的旋轉，月相平均每29.53天重複一次。

然而，即使在今天，仍然使用利用月球旋轉的日曆。中東和北非（以及伊斯蘭教信仰的宗教追隨者）使用的陰曆伊斯蘭曆遵循12個月的陰曆，每年355天。這個陰曆決定了齋月和宰牲節的月份，這兩個月份是伊斯蘭曆中重要的聖月。因為這個陰曆遵循月亮，所以齋月和宰牲節的月份沒有與太陽曆對齊，所以齋月的開始日期相對於格里高利曆有所變化。在公元2020年，齋月從4月24日開始，而在公元2030年，齋月從12月26日開始。伊斯蘭曆從穆罕默德遷徙麥地那的第一年開始計算12個月的陰曆年，縮寫為AH（代表Anno Hegirae）。

計算年份的方法

在羅馬使用太陽曆時，年份從羅馬城建立之日起計算，即AUC（代表Ab urbe condita），為公元前754年。早期的基督教徒以Anno Diocletiani來計算年度，即從羅馬皇帝戴克裡先統治開始計算的年份。戴克裡先在現在的伊斯坦布林附近的尼科米底亞迫害早期基督教徒，並銷燬了早期的記錄。這些年份後來被一位名叫狄奧尼修斯·埃克西古斯的僧侶修改，他將年份從247Anno Diocletiani調整到532Anno Domini，透過計算耶穌基督的出生年份，將其與羅馬皇帝奧古斯都執政的第28年聯絡起來。因此，AD（代表Anno Domini，意思是主後）在公元700年左右的歐洲基督教國家中被標準化。隨著太陽曆格里高利曆的廣泛使用，AD系統用於計算太陽年仍然存在，但在非宗教科學用途上，則使用公元年（CE）和公元前（BCE）來表示。本文在整個過程中使用這種系統。請注意，在這個系統中，公元前1年緊接在公元1年之前，公元前年份隨著時間的推移而減小，公元年份隨著時間的推移而增加，而耶穌基督的出生年份在這個系統中是第一年。

恆星曆

埃及塞內穆特墓天花板上的天文星宿。

使用太陽或月亮並不是追蹤時間的唯一方法，因為地球每年繞其極軸旋轉，所以星星在夜空中出現的時間會不同，並且在一年中的不同時間出現在不同的位置（就像太陽和月亮一樣）。恆星曆最早在埃及使用，記錄在一系列文字中，統稱為努特之書，這在拉美西斯四世的陵墓中也有體現，拉美西斯四世大約在公元前1150年統治埃及。努特之書識別出夜空中36顆恆星或恆星組合，這些恆星每10天在夜空中出現的位置不同。這10天的時期被稱為星宿，代表一年中的360個夜晚，這與現代日曆年中的實際365.242個夜晚非常接近。

地球自轉週期

地球每天完成一次自轉後，太陽已經移動了一小段距離，因此地球還需要稍微轉動一點才能讓太陽達到天空中的當地正午最高點。恆星日略短於太陽日。

使用恆星來測量時間被稱為 恆星時。 恆星時 不同於 太陽時（使用太陽的位置來測量），原因在於地球在一個恆星日內繞其軸自轉一圈，在此期間它會沿其繞太陽的軌道移動一小段距離（大約 1°）。因此，在恆星日過去後，地球還需要稍微轉動一點才能讓太陽根據太陽時達到當地正午。因此，平均太陽日比恆星日長約 4 分鐘。因此，地球自轉週期為 23 小時 56 分鐘 4.1 秒，而太陽日為 24 小時。另一種理解方式是，除太陽以外的恆星代表了一個遙遠的參考點，而更近的太陽參考點相對於繞軌道執行的地球略有移動。恆星年（恆星返回夜空中完全相同的位置）和太陽年（也稱為 迴歸年，即太陽返回白天天空中的完全相同的位置）之間的差異僅約 21 分鐘。天文學家使用恆星時來追蹤夜空中的恆星，而鐘錶通常顯示太陽時。

地球日中的小時

日晷可以測量白天的小時，晷針是一個三角形的刀片，它投下的陰影指向一天中的小時。

在 《努特之書》 中，一天被劃分為 24 小時，分別代表 12 小時的夜晚和 12 小時的白天。這些是透過恆星在夜空中出現的時刻以及日晷（測量白天的 12 個小時）來測量的。然而，跟蹤白天的小時並不一定是標準的時間單位。例如，在中國，白天透過追蹤太陽用 Shí-kè（時 - 刻）記錄小時，夜晚用 Gēng-diǎn（更 - 點）記錄小時，方法是透過敲響鐘聲。在中世紀的歐洲，鐘樓宣佈小時，將一天劃分為 8 個非標準小時，分別是晨禱、早課、午課、午時、晚課、傍晚、日落和完課，雖然跟蹤太陽和恆星的位置可以用來確定這些小時，但它們並不是標準化的。

春分時地球的照明情況，此時地球的傾斜角度與太陽的光線垂直。

隨著 文藝復興 期間機械鐘的出現，跟蹤白天的小時變得更加統一，引入了 60 分鐘為一個標準小時的 24 小時制，該標準最早由一位名叫 約斯特·布林吉 的鐘表匠在公元 1579 年測量出來，用於在 神聖羅馬帝國皇帝魯道夫二世 的宮廷中與 約翰內斯·開普勒 一起進行夜晚的星體和行星的天文追蹤。但分鐘和秒在時間方面的術語起源於 約翰內斯·德·薩克羅博斯科 的著作，他是第一個根據公元 1235 年的 儒略曆 計算 春分 出現時間的人。作為更小的標準時間測量單位，分鐘和秒對於理解地球軌道中的長期振盪至關重要，並有助於計算 春分 的出現時間。

書籍頁面導航

上一頁	當前頁	下一頁
e. 地球的運動和自轉。	f. 時間的本質：太陽曆、陰曆和恆星曆。	g. 科里奧利效應：地球自轉如何影響其表面上的運動。