再過一天,2024年的第一個月就要結束了,有人可能為了安排下個月的行程,翻看日歷時才意識到——哦,原來今年是閏年啊。
是的,今年2月份,我們將比過去三年擁有多一天的時間,即2月29日,閏日。
大多數人早在童年時期就接觸到閏年這個概念,但對于閏年的前世今生,可能所知不詳。
假設在閏日前后,當面對孩子突如其來的疑問:閏年有什么用?閏年是哪兒來的?你會胸有成竹地仔細講解?還是在倉促中打開百度?
很可能取決于你是否耐性讀完我的這篇文章。
什么是閏年和閏日?
在日歷上,閏年有366天,有別于我們常說的:一年有365天。
在公歷中,每四年就有一次閏年。
這一年多出來的2月29日,被稱為閏日,四年中的其他三年,即平年,則沒有這一天。
2月29日,即閏日
公歷日歷中,大多數能被四整除的年份都是閏年,例如2016年、2020年和2024年,但有些以00結尾的年份除外,例如1800年(具體原因后面會講)。
在其他歷法中,包括我國的農歷,以及希伯來歷、伊斯蘭歷和埃塞俄比亞歷,也存在類似閏年的年份,但這些“閏年”未必都是每四年出現一次,而且通常出現在與公歷不同的年份。有些歷法中甚至還存在不止一個閏日,以及縮短的閏月。
閏年的前世今生
在公歷中,閏年的歷史可以追溯至公元前,當時的羅馬共和國獨裁官蓋烏斯·尤里烏斯·凱撒(史稱凱撒大帝),在采納了希臘天文學家、數學家索西琴尼的計算結果后,于公元前46年宣布,自公元前45年1月1日起,羅馬共和國將開始執行一種用于取代舊羅馬歷法的新歷法。
由于蓋烏斯·尤里烏斯·凱撒又名儒略·凱撒,所以后人通常把這種歷法叫做儒略歷。
蓋烏斯·尤里烏斯·凱撒
儒略歷由365天組成,分為12個月,其他歷法如我國的農歷也把一年分為12個月,但新年的起始日與儒略歷不同,具體每個月的天數也有區別,這也導致了我國在引入由儒略歷發展而來的公歷之后,每年我們都要迎接兩次“新年”。
從這12個月的命名中(包括后來的更名),我們也能看到凱撒大帝影子,7月(July)來源于凱撒的名字Julius,而8月(August)則來自凱撒的繼任者:羅馬帝國第一位元首、元首政制的創始人蓋維斯·屋大維·奧古斯都的名字Augustus。
為什么凱撒要更換新的日歷呢?
有研究發現,由于地球公轉規律與舊羅馬歷法的“偏差”,導致公元前46年出現了“最后一年的混亂”——這一年竟然有15個月,多達445天。
而儒略歷則依靠每四年一次的閏年,彌補了舊歷法的“偏差”。
在運行了幾個世紀后,隨著時間的累積和歐洲天文學的發展,儒略歷存在的bug逐漸被發現。16世紀中葉時,有天文學家指出:由于實際季節交替的時間與儒略歷相差了十來天,導致很多西方重要節日與實際時間趕不上趟。
例如,西方把每年春分月圓之后的第一個星期日定為復活節,但儒略歷上的春分這一天,居然比實際春天的到來晚了十來天,這就很尷尬了。
為了解決這個尷尬,意大利哲學家阿洛伊修斯·里利烏斯(Aloysius Lilius)在儒略歷的基礎上加以改進,發明了一種新的歷法。
1582年,時任羅馬教皇的格列高利十三世批準并頒行了這種新的歷法——格里高利歷,簡稱格里歷。
為了解決儒略歷的偏差問題,格里歷在儒略歷的基礎上,排除了大部分百年年份的閏年,例如前文提到的1800年。
除了1800年,還有哪些以00結尾的百年年份被開除了閏年的資格?
記住這個規律就可以了:自格里歷頒布后,不能被400整除的百年,都不是閏年。
所以,除了1600年和2000年,其他以00結尾的年份,包括1700年,1800年,1900年,以及未來的2100年,2200年,2300年,都不是閏年,而下一個離我們最近的百年年份閏年,將是2400年。
在格里歷頒布之后的幾個世紀中,該歷法陸續被歐洲其他天主教和新教國家如意大利、西班牙、英國所采用。
由于采用格里歷的國家越來越多,格里歷成為了我們今天所說的公歷。
我國正式引入公歷是在大清滅亡之后。
辛亥革命爆發后次年(1912年),當時的中華民國政府采用公歷紀年,與民國紀年法并行。
1949年9月27日,經過中國人民政治協商會議第一屆全體會議通過,新成立的中華人民共和國使用國際社會上大多數國家通用的公歷和公元作為歷法與紀年。
閏年和公元紀年,算不算文化入侵?
由于近年來民族主義情緒的高漲,很多國人把公元紀年稱作一種文化入侵,甚至連知乎這樣的高知平臺,也有人呼吁廢除公歷,用回農歷。
實際上,公歷的使用并非文化入侵,當新中國政府成立時,之所以決定采用公歷和公元紀年,是因為這種歷法和紀年的背后,有其科學依據。
以本文的話題“閏年”為例,可以說,如果沒有閏年,我們的日歷可能會因偏差而導致“崩潰”。
眾所周知,一年通常有365天,但不是所有人都知道,地球繞太陽公轉所需要的實際時間,并不剛好是365天,而是365.2422天,或365天5小時48分56秒。
地球繞太陽公轉一圈需要365.2422天
我們把地球繞太陽公轉所需要的這365.2422天稱為太陽年,或回歸年。
如果不設置閏年和閏日,而是按照每年365天來計算,每年就會出現0.2422天的“偏差”。
如果不解決這個偏差,隨著日積月累,原有的日歷年將與太陽年漸行漸遠。
由于0.2422x4=0.97≈1天
所以,把每四年增加一個閏日,就能夠在很大程度上消除這個偏差的存在。
這就是儒略歷和格里歷設置閏年的道理所在。
如果按照有些人的說法,我國回歸到農歷紀年,會出現什么情況呢?
由于農歷采用的是陰陽合歷,也就是說,一年的12個月中,有6個大月和6個小月,其中大月30天,小月29天,一年合計為354天——如果不進行校正,每隔18年,就會出現寒暑倒置的現象。
除了閏年和閏日之外,后來還出現了閏秒這個概念。
什么是閏秒?
閏秒也不是每年都有,而是偶爾出現在某些年份中,例如2012年、2015年和2016年。
以2015年的閏秒為例,2015年1月12日,中國科學院國家授時中心發布了“2015年閏秒公告”,宣布該年的閏秒實施前后的時間標記為:
UTC時間(Universal Time Coordinated,即世界標準時間):
2015年6月30日,23時59分59秒
2015年6月30日,23時59分60秒
2015年7月1日, 0時0分0秒
北京時間:
2015年7月1日,7時59分59秒
2015年7月1日,7時59分60秒
2015年7月1日,8時0分0秒
其中,7時59分60秒就是閏秒。
2015年的閏秒:7時59分60秒
為什么會有閏秒呢?
隨著現代科技的飛速進展,從1949年到1955年,氨分子鐘和銫原子鐘陸續被發明出來,人類對時間精度的計量也越來越準確,尤其是原子鐘,不但精度極高,而且穩定性足夠好,完全可以據此建立時間基準。
于是在1967年的第13屆世界度量衡會議上,科學家們正式決議:使用原子時的秒作為基本計時單位,以1958年1月1日世界時的0時為原子時的時刻起點。
從此,人類開始采用精準度更高的原子時,代替了此前使用的歷書時。
1949年,美國國家標準與技術研究所創造了第一臺原子鐘
不過,在使用更為精準的原子秒計時之后,科學家又發現了新的問題——由于地球自轉運動的不均勻性所帶來的微小偏差,一個平太陽日不再是準確的86400秒,且隨著時間的推移,這種偏差將會逐漸被累積。
閏秒的引入,正是為了解決了世界時和原子時的協調問題。
然而,閏秒的使用同樣帶來了一些新的問題,最主要的問題就是閏秒嵌入的偶然性對某些計時裝置造成了麻煩,例如日本就報告其時間標記系統曾經崩潰了3次,而每次崩潰的“罪魁禍首”都是閏秒。
于是,國際計量局 (IBWM)宣布,將從2035 年起廢除閏秒。
以上,就是關于閏年、閏日、閏秒的前世今生。
通過這個故事,我們了解到了閏年的使用為人類生活賦予的正面意義,也感受到了科學為社會進步所帶來的推動力。
極少數可能對閏年感到不爽的,大概是那些出生在閏日的人們——畢竟,每隔四年,他們才能過一次生日。
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