1834年有个意大利人提出建议,每年为364日,正好52个星期。第365日为“空日”,它没有月份、星期所属。如遇闰年,则在6月底再加一个“空日”。这个方案对后人有很大启发,后来法国天文学家也提出了类似的方案,并获得了法国天文学会的奖赏。
20世纪后,一些人改历的积极性有增无减,各种各样的方案多达几十个。1910年英国伦敦还专门召开了一次国际改历会议,会后成立了国际改历委员会,负责收集、审核及公布各种新历提案。1954年7月,他们讨论了一些新历法,并提交给了联合国的有关组织。
看来所提的新历都保留了格里历(公历)的框架,包括置闺的原则,只是在日期及月份的安排上各显神通而已。经过几十年的研究比较,现在公认有两种方案可供选择:一种叫“十二月世界历”,一种是“十三月世界历”。
前者的特点是:一、每年分四季,每季三个月,都为91天;二、每季的第一个月(即1、4、7、10月)为长31天的大月,其余8个月均为30天的小月;三、全年364天,第365日作为“年终国际日”,放于12月30日后边,不序月、日和星期。如遇闰年,则在6月30日与7月1日间加进一个“假日”,它同样没有月、日和星期。
这样的历很易与星期配合。每季的第一天为星期日,最后一天为星期六,而2、5、8、11月的头一天是星期三,末一天为星期四,3、6、9、12月头一天为星期五,末一天为星期六。所以一年的挂历只需三张即可。即1、4、7、10月为一张;2、5、8、11月为第二张;第三张可包括3、6、9、12月。
“十三月世界历”的主要内容及特点是:一、一年分为13个月,每月28天,包括四个星期。二、全年52个星期,长364天,第365天放于第十三月末。逢闰年则把闰日加于6月末。这两天都不计月、日及星期。三、为提高历法精度,规定128整数倍的年份算平年,其他能被4整除的年为闰年(不管世纪年与否)。
十三月世界历有一个突出的优点:每月一样长,为四个整星期,所以每月都从星期日开始,星期六结束。这样每月的休息日,工作日都相同,一张挂历即足可包括全年所有的月份。
十三月历显然比十二月历更加匀称一致,星期也不会跨月,但是“13”在世界某些地区是个忌讳的数字,所以西方对它有些冷淡。
对这两种方案目前最大的反对者是宗教团体,尤其是犹太教和基督教,因为这两种历都会打破星期的顺序(有“空日”)。《圣经》规定:“第七日,尔等不得做任何工作。”千万不可小视这个力量。根据《美国年鉴》1979年统计,仅基督教徒全世界就有9亿5千万人。
不仅如此,一般人对“空日”可能也不大能适应。那一二天将会产生许多新的问题。因此这些“世界历”将来能否为大家接受,目前下结论还为时尚早。
时间的计量与时间观念的由来
时间是我们亲密的伴侣,任何人都离不开它。但是时间似乎又是看不见摸不着的怪物,这是不少人的感觉。其实,时间与空间一样,都是物质存在的一种形式。宇宙万物都在时间的长河中发生、发展与变化着。时间是无穷尽的,没有开头,也没有结尾。时间又是连续的,任何“万能”的刀子都不能把时间长河切断、分开。
“时刻”与“时间间隔”
通常我们所说的时间包含有“时刻”与“时间间隔”两个内容。“时刻”是指某事件发生的瞬间(例如火车在8点5分开出),“时间间隔”是指某一事件持续的久暂(例如电影演了1个半小时)。简单地说,时刻是表示什么时候,时间间隔是表示时间有多长了。
时间的计量方法
远古时代的人们,知道太阳出来了,就是白天,太阳下山了就是黑夜;白天与黑夜,循环不已,因此产生了“日”的观念。人们“日出而作,日人而息”地安排自己的生活。
后来觉得日这个时间长度还太长,就将一日分为12个时辰,用子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戍、亥12个字来表示。规定半夜时为子时(子时也是日的开始),太阳最高时为正午。这种方法起源于西汉中期,唐代以后又将每个时辰划分为初、正两部分,实际上已与现代的24小时相似了。这些时间的计量单位,现在有时还在应用。
但是,现在全世界用的计量单位是一天24小时,这种划分法是从古代埃及开始的。古埃及人将日出到日没的白天定为10个小时,晚上定为12个小时,还有“微明时”,包括1小时黎明,1小时黄昏,这样,一天共有24个小时。但是每小时的长度是不一样的,特别是冬天白天短,夏天白天长,而且冬天晨昏时间比较短,夏天晨昏时间比较长,因此这种划分法在使用上是很不方便的。后来埃及人就去掉“微明时”,将1天均匀划分为24个小时,每小时又分为60分,每分又分为60秒,成了特殊的60进位制,而秒后小数是10进制。这时、分、秒就是人们计量时间的基本单位。
如果有人间:一秒究竟有多长呢?那这里只能说,1秒大致是1日的1/86400。为什么用“大致”二字呢?因为没有指出“日”是“平太阳日”。这么说,天上还有个“平太阳”吗?
那是怎么回事呢?
天空的坐标
为了表示黄道在天空的位置,需要引用天球的概念。
大家都有这样的感觉,无论我们走到哪里,都觉得天空好像半个球面盖在头上,由此就产生了“天球”的概念。观测者的眼睛可作为天球的球心,但通常以地心作为天球的中心。
天球的半径是无穷大(作图时常取为一个单位)。通常将地球的自转轴无限延长到与天球相交,这相交的点叫做北天极与南天极。地球的赤道平面无限扩大与天球相交的大圆圈,叫做天球赤道。
有了这么一个假想的天球,如果将太阳周年(视)运动的路线画上去,就是黄道(图中的kk′)。不难看出,黄道与赤道有一个235°的交角(叫黄赤交角,我国在战国时代就已测量出来)。由于这个黄赤交角,使我们的计时工作碰到一些困难。那是什么样的困难呢?后面再说。
再谈时间的计量
从古代起,人们就以太阳高度最高的时刻作为正午。太阳从正午开始向西移动,下山后,经过1个黑夜,又从东方升起来,再到正午,这么1圈所经过的时间间隔,就叫做1个真太阳日。真太阳日分为24小时,就是真太阳时。古时用日晷(音:轨)记的时间,就是真太阳时。
后来发现,1年内真太阳日的长度逐日不同,最长与最短时可相差51秒。原因就在于前面所说的两点:一是太阳视运动速度不均匀,二是黄赤交角。我们计量时间是以地球自转为标准的,也可以说是以天赤道为标准的。可是太阳是在黄道上运动,即使太阳视运动是均匀的,但它们在赤道上的投影是不均匀的。因此,黄赤交角的存在,增加了计量时间的复杂性。既然真太阳走得有快有慢,那么,要做1个钟表机械跟着太阳走,有时快,有时慢,这是做不到的(钟表机械只能是做比较均匀的旋转)。所以,1820年法国科学院会议决定,将1年内各个真太阳日的平均值,作为1个“平均太阳日”或“平太阳日”,以平太阳日来定的时间就叫做“平太阳时”或“平时”。后来世界各国都采用这种计时办法。现在,我们钟表上的时间都是按平太阳时来计算的。
为了测量时间,人们就设想天上有1个“平太阳”,它在天赤道上走,并且每天走的速度都一样;也是1年走1圈。这样,平太阳时也可以跟真太阳时一样来定义了。比如,当平太阳在南方最高位置时是正午。平太阳由正午到下一次正午所经历的时间间隔就是1个平太阳日。1个平太阳日分为24小时,1小时分为印分,1分分为60秒。这样,一秒的长度就是平太阳日的1/86400。
1个回归年长为365日5时48分46秒,或3652422平太阳日。习惯上省去“平太阳”,也就是3652422日。但应理解,这“日”就是平太阳日。
上面讲过,真太阳在黄道上1年走1周,平太阳在赤道上1年走1周;真太阳的运行速度是不均匀的,平太阳运动的速度是均匀的。所以在任何一天,平太阳与真太阳并不会在同一个方向上,或者说;平太阳正午时,真太阳不一定是正午。因而两者所表示的时刻就会不一致。也就是说,真太阳时与平太阳时不一致,它们的差别就叫做“时差”。用公式表示就是:
真太阳时-平太阳时=时差。
或:视时-平时=时差。
时差的数值已按天体力学的方法预先计算出来了,它刊登在“中国天文年历”中。1年当中,每天的时差都是不相同的,最大的时差可达16分,最小的是零。1年有4次为零,约在4月15日,6月14日,9月1日,12月24日。每年同一天的时差值并不完全相同,而有微小的变化。
如果我们应用经纬仪或其他仪器观测了太阳,定出真太阳时,然后查出时差值,就知道当时的平太阳时了。
世界时与“北京时间”
大家知道,各地在地球上的位置是用经度和纬度来表示的。纬度是当地与赤道的距离(以度数表示),经度则是以通过英国伦敦附近的格林威治天文台的经线(叫本初子午线)为起点,向东或向西计量,由"到180°,在格林威治以东的为东经,以西的为西经。比如我国首都北京是在东经1165°北纬40°,太原在东经1125°北纬38°。
沿地球1周的经度为360",地球转1圈为24小时,所以经度与时间有对应关系。经度15°合1小时,1°合4分。那么北京的经度可写为7时46分,太原的经度可写为7时30分。
上面所讲的时间的计量,是以当地的正午为准的。这就产生了一个问题,即经度不同的各个地方都有自己的正午,这样,各地的时刻就会不一样了。比方说,我国的青岛、杭州,处在东经120"经线上,太原处在东经1125°经线上。青岛、杭州正午时,在太原看见太阳还偏东,不到正午。太原与青岛的经度相差为75°,合时间为30分。太阳要经过30分才走到太原的正南方,这时太原才是正午,而这时刻,青岛、杭州已是午后30分了。可见,同一瞬间,地球上各地的时间是不一样的。东边的时刻早,西边的时刻晚。我国东部长白山上的人吃午饭的时候,西部帕米尔高原上的人刚吃过早饭,正赶着马群去放牧。
从前,每个城市各用自己的时间。这在古代交通不发达、来往不多的情况下,还没有什么不合适。但到了近代,随着交通的发达,各地交往比较多。一个人带着钟表走到另一个城市,就要按当地的时间来改正自己的钟表,再到另一个城市,又要改变自己的钟表,这显然是很不方便的。
大约从18世纪起,各国开始用自己首都的时间作为全国统一的时间。但是,每个国家都有自己的时间,在国际往来比较多的时候,也就显得不方便了。因此,1878年加拿大的一位铁路工程师(弗列明)提出用分区计时的办法来解决这个问题。1884年华盛顿国际会议决定采用这个办法。
分区计时是这样规定的:将地球按经度分为24个时区,每时区包括经度15°,每时区以此区中间的经线上的时间作为标准,叫做区时或标准时。
经度0°所在的时区叫作“零时区”,它包括东经75°以西、西经75°甲以东的地区,零时区的时间叫做“格林威治时间”,或通称“世界时”。英国、法国、西班牙、阿尔及利亚、摩洛哥等都位在零时区,所用标准时即世界时。
零时区东边的1区,从东经75°到225°为东1区。中央经线为15°,它的标准时间比世界时早1小时,再往东是东2区,它的标准时比世界时早2小时。一直向东,共有12个时区。同样,在零时区西边的1区是西1区,时间比世界时晚1小时,再过去是西2区、西3区等等,共有12个时区。东12区与西12区是同一个时区。因此,全球共分24个时区,有24个标准时。
相邻两个时区的标准时相差1小时,但各区的标准时在分和秒上都是相同的。
实际上,时区很少按经线整整齐齐地划分,而是按自然地理界线和行政区划分的。所以时区的边界往往是弯弯曲曲的。
我国领土辽阔广大,纬度从北纬5°到56°,经度从东经72°到135°。按国际时区划分,我国横跨5个时区,也就是东5区、东6区、东7区、东8区和东9区。解放后,全国采用东8区的标准时,作为全国统一的标准时间。首都北京在东8区内,所以这标准时就称为“北京时间”。“北京时间”与世界时差8小时,比如“北京时间”上午8点时,世界时是零点。
这样,我们可以知道,“北京时间”并不是北京当地的时间,而是全国统一的标准时。
它是根据东经120°经线上的时间作为标准的。青岛、杭州正好在这条经线上,所以“北京时间”相当于青岛、杭州当地的时间。