才28號，怎么就月末了？

2月29日出生的小伙伴一定有過這樣的煩惱：為什么別人可以每年過一個生日，而我們想過一個生日要等4年之久？

后來，通過在課本上學習到的公歷知識，我們知道，原來在平年2月只有28天，閏年時才會有29天，只有能被4整除并且遇整世紀年時須被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年過一次生日啦。

其實這些歷法規(guī)定的背后是人們對歷法精益求精的不斷探索和嘗試。

一、什么是歷法？

大約在1萬年前的新石器時代，人們從狩獵和采集經(jīng)濟向原始的農(nóng)牧業(yè)過渡。由于牲畜有一定的繁殖期，農(nóng)作物的播種、生長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、日的時間長度和它們之間的關系，制定時間序列的一種法則。

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

天文歷結合太陽和月亮的運動，通過制定合理的法則以日、朔望月、回歸年為基本要素來編排日期。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)歷法的特點進行一個分類，將其大致分為三種，分別是：陽歷，陰歷，陰陽合歷。

陽歷

即太陽歷，它是依據(jù)地球公轉造成的太陽的周期性變化來制定的歷法。太陽歷以地球圍繞太陽公轉一圈的時間為基準，因此其強化年的概念，而月的長度則通常不是那么嚴格。這種情況下，太陽歷中對季節(jié)的把握非常準確，某個季節(jié)對應的就是特定某段日期。

歷史上，陽歷最早出現(xiàn)在6000年前的古埃及，當時的人們依據(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，確定了一年的長度。大家所熟知的公歷，便是太陽歷，因此，我們有時也習慣性稱為“陽歷”。

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個月，其中奇數(shù)月30天，偶數(shù)月29天，一年12個月，每30年設置11個閏年，在12月后加一天（這點與我們的公歷相似，閏年加一天），這樣伊斯蘭歷30年的年長和30年朔望月的總日數(shù)才基本相等。

這樣算起來，一年的平均長度為354.37天，與實際上的回歸年大約有11天的差距，造成每隔2.7年差一個月，因此，伊斯蘭歷中，看不出季節(jié)與月份的對應關系。

陰陽合歷

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

我國的傳統(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)了與月相的關系，設置二十四節(jié)氣，又反映出太陽的運動。農(nóng)歷中，通常年份，每年設12個朔望月，年長354天左右，閏年設13個朔望月，年長384天左右，平均每19年中設7個閏年。在農(nóng)歷中，我們可以直觀地看到月相信息，比如俗話說的“十五的月亮十六圓”；置閏也使得月份與季節(jié)沒有出現(xiàn)對應混亂的情況，像今年就會出現(xiàn)農(nóng)歷閏二月。農(nóng)歷的相關規(guī)范詳見國家標準《農(nóng)歷的編算與頒行》（GB/T 33661-2017）（由國內唯一的歷書編算機構中國科學院紫金山天文臺牽頭起草）。

今年農(nóng)歷閏二月（圖片來源：紫金山天文臺）

總體來說，三種歷法各有自己的特點，但無論哪種，其背后都有著科學知識在支撐，這也是三種歷法在世界范圍內都有地區(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上改善而來的。

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，將全年分設為12個月，單數(shù)月是大月，長31日，雙數(shù)月是小月，長為30日，只有2月平年是29日，閏年30日。每年設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（圖片來源：維基百科）

儒略歷作為一種太陽歷，其采用的年平均長度為365.25天，但事實上，太陽兩次過春分點（回歸年）的長度為365.2422天，相差了0.0078天。這0.0078天看起來似乎很小，但如果長時間施行，就會造成大約每隔128年會有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上進行了修改。此次修改主要是對儒略歷的閏年部分進行修改，將原來4年一閏，改為了每一個可以被4整除的年份都是閏年，但整世紀年必須也能被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)過格里高利的修改，每400年比儒略歷少3個閏年，算起來年平均長度變?yōu)榱?65.2425，與回歸年的實際長度僅有0.0003天的差距，大約連續(xù)使用3300多年才會差出一天。

教皇格里高利十三世（圖片來源：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。

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

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家中采納，后來逐漸成為國際上通用的歷法?？梢哉f格里高利歷取代儒略歷是一場關于科學的立法改革，也這是這場改革奠定了我們今天國際通用的歷法系統(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)了人們對天體運行自然之道的尊重和對制定密合天行的歷法以服務國民需要的重視。背后隱藏了無數(shù)天文學家日以繼夜的觀測和艱苦卓絕的探索。

作者：孫恒陽 中國科學院紫金山天文臺青島觀象臺工程師