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我们知道,多数时候2月是28天,称为平年。有时候2月有29天,称为闰年。那么为什么要设立平年和闰年呢?为什么闰日要设置在2月呢?哪些年是平年,哪些年是闰年呢?
今天带大家来了解一下公历的演化过程。
回归年
人们设定历法,是为了描述季节的变化。在地球环绕太阳运动的过程中,由于地轴与公转平面(黄道面)不垂直,所以有时候太阳会直射北半球,北半球温度高是夏季;有时候太阳会直射南半球,北半球温度低是冬季。中国古代智慧的劳动人民将一年设置为24个节气,每个节气对应了一种地球与太阳的位置关系,而这种位置关系决定了地球上的季节、温度和生物变化,对农业耕作有很大的指导意义。
其中有一个节气:春分。表示的是太阳光直射点从南向北扫过赤道。从这一刻开始,到下一次春分,地球环绕太阳一圈,称为一个回归年。天文学家测量得到,一个回归年的平均周期是365.2422天,也就是 3655小时4846秒。
人们很早就发现了一年的长短,所以很多国家都把一年定为365天或者366天。只不过,由于每年的天数不是整数,所以需要通过置闰的方法来调节。
儒略历
公历起源于古罗马历法。古罗马沿用希腊历法,平年与闰年天数不同,平年355天,闰年377378天。但是闰年的设定规则比较复杂,普通群众有时候并不清楚一年是平年还是闰年,造成日期的混乱。
到了古罗马共和国独裁执政官、罗马帝国的奠基者儒略·凯撒(或称盖乌斯·尤利乌斯·恺撒)时期,这个问题已经相当严重,他决定改变之前混乱的局面。
凯撒时代,人们已经知道了地球回归年的周期,大约是3651/4天。于是可以把每年设置成365天,每4年设置一个闰年,闰年为366天,从而适应地球围绕太阳运动的周期。
凯撒按照天文学家的建议,把一年分为12个月,单数月一月、三月、五月、七月、九月、十一月为大月,每个月31天,双数月四月、六月、八月、十月、十二月为小月,每个月30天。
二月比较特殊,古罗马人认为二月是不好的月份,有种说法是二月是用来处决犯人的。所以凯撒规定二月在平年只有29天,每四年设置一个闰日,二月为30天。
这样一来,平年共有365天,闰年共有366天。这个规则在公元前4511日起实行,成为儒略历。由于凯撒是在七月出生的,所以元老院决定将七月改名为儒略月(Julius)。
公元前44年,凯撒遇刺身亡。他的甥孙(姐妹的孙子),同时也是他的养子屋大维击败其他竞争者,成为古罗马帝国的第一位皇帝。
屋大维作为一位独裁者统治罗马长达43年,并且结束了近百年的战争,使罗马帝国进入了相当长的一段和平与繁荣的时期。罗马元老院为了表彰他的丰功伟绩,封他为奥古斯都Augustus”,意思是神圣与至尊的。同时,元老院将八月改名为奥古斯都Augustus”。关于什么把八月命名为奥古斯都,有两种说法,一种是元老院授予屋大维奥古斯都的称号是在八月,另一种说法是因为奥古斯都是在八月份去世,为了纪念他所致。
不过,按照儒略历,八月只有30天,是小月,这与伟大的奥古斯都的称号不相称。于是元老院从二月中再拿出一天,放在八月,这样平年的二月只有28天,闰年二月有29天,而八月就变成了大月,有31天。同时,从奥古斯都之后,大月和小月发生了交换,八月、十月、十二月是大月,九月、十一月变成了小月。
这样,儒略历的大小月就与现代公历完全一致了,一三五七八十腊,三十一天永不差。
基督教兴起后,人们喜欢把各种活动都与宗教相联系。公元525年,一位基督教僧侣狄奥尼西建议将耶稣诞辰的那一年规定为纪元元年,就形成了公元的概念。在耶稣出生之前的年份称为公元前(B.C.),在耶稣出生之后的年份称为公元(A.D.)如果纪年数能被4整除,那么这一年就是闰年,如果不能被4整除,这一年就是平年。不过,据后人考证,耶稣并不是出生在公元元年,而是出生在公元前4-7年。
结合儒略历的月日设置和闰年规则,这种历法在西方延续了一千五百年。
格里历
但是,每4年设置一个闰日的方法也不能严格复合地球的回归年。因为每个回归年实际上是365.2422天,比3651/4天少了0.0078天。在1500多年的时间里,儒略历与实际的回归周期已经相差了十来天。
为了解决这个问题,罗马大公教会教宗格列高利十三世在1582年颁布新的历法:如果纪年数能被4整除而不能被100整除,或者能被400整除,这一年才是闰年。也就是说,类似于1900年这样能被100整除但不能被400整除的年份不设置成闰年。
同时,将儒略历1582104日星期四的次日,为格里历15821015日星期五,即有10天被删除。这种历法成为格里历,也就是我们现在沿用的公历。
由于格里历是教皇颁布的,因此最初只有有意大利、波兰、西班牙、葡萄牙等国家使用,而英国等新教国家普遍抵制。直到十八世纪,大英帝国以及它广大的殖民地才开始使用格里历,将1752 92日星期三的次日是格里历1752914日星期四,日期跳过了11日,比之前多删除了一天,原因是儒略历在这段时间内又比格里历多出了一个闰年。
由于这种日期的变化在不同国家和地区不是同步进行,所以造成了一些问题。比如,俄罗斯在十月革命发生在1917117日,但是为什么叫十月革命呢?这是因为十月革命之前俄罗斯使用儒略历,按旧历革命发生在19171025日。
再比如,科学家伽利略公历在164218日去世,而牛顿在16421225日出生。于是有人说:伽利略的去世与牛顿的出生是在同一年。但是实际上,伽利略所处的意大利已经改为了格里历,但是牛顿出生时的英国依然沿用了儒略历。也就是说,如果统一按照格里历,牛顿实际出生在164314日,与伽利略去世并不在一年。
格里历的合理性
为什么格里历的设置更加合理呢?我们通过集合的概念可以解释这个问题。在全部的年份中,能被4整除的年份包含了能被100整除的年份,能被100整除的年份又包含了能被400整除的年份。图中马赛克的部分才是闰年。
如果我们设能被4整除的年有A个,能被100整除的年份有B个,能被400整除的年份有C个,那么闰年的个数是S=A-B+C
比如从公元1年到公元10000年,能被4整除的年份有A=2500个,能被100整除的年份B=100个,能被400整除的C25个,这样一来,闰年有A-B+C=2425个。在10000年中增加2425个闰日,加上平年的365天,平均每年就是365.2425天,这与回归年的365.2422天相差很少,每一万年也只会多出3天。还有人提出,要把年份能整除3200的年也设置为平年,这样就能更好的符合回归周期了。一千多年以后的事,还是留给后人去争论吧!
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李永乐
李永乐老师:北京大学物理与经济双学士,清华大学电子工程硕士;北京市中学物理教师/物理竞赛教练。从教十年,培养清华北大学生200余人,国际奥赛、亚洲奥赛、国家奥赛金牌十余名。
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