一年
国际单位制之外的天文单位 · 量:时间
到 1582 年,春分已从3月21日滑到了11日。复活节仍按系于3月21日的规则推算,于是慢慢地滑向夏天。格里高利十三世下令从十月划去十天:4日之后紧接着就是15日。原因很简单 — 儒略年比真正的年长 11 分钟,自尼西亚以来的 1257 年里,这些分钟积成了将近十天。
而且「真正的年」也不止一个。地球回到分点用一段时间,回到同一颗恒星用另一段,回到近日点又是第三段。差别以分钟计,可几个世纪积下来就成了天 — 凡是修补历法的人,都恰恰绊在这里。
01 · 定义
年是地球绕太阳一周所用的时间。麻烦在于从哪里开始数。回归年从分点到分点,长 365.242190 日;恒星年回到同一颗恒星,比它更长;儒略年则干脆被定为正好 365.25 日。所指的是哪一个,决定了其余的一切。
回归年比恒星年短 20 分 24 秒。祸首是岁差:地轴缓慢地画出一个圆锥,春分点向后退,迎着行星走来。地球在抵达那颗恒星之前就先遇上了它。每年这二十分钟,就是摊在一次公转上的全部岁差。
近点年比恒星年更长:轨道本身也在转,只是向前转,因此地球要多走一段才能再次到达近日点。三种年,对「地球何时算回来了」这同一个问题给出三个答案。
历法跟着回归年走:人在意的是季节,不是星星。年里没有整数的天数,仅此一点便是历来一切闰法的源头。我们的农历走的是另一条路:它是阴阳合历,月份跟着月亮,可与之并行的还有二十四节气 — 每隔黄经十五度一个,严格系于太阳。闰月正是插在没有中气的那个月上。一部历法,同时按两样东西数年。
请自己定下闰法 — 每 400 年插入几天 — 再看分点的日期会走到哪里。虚线是一天也不插的 365 日埃及年;实线是您的规则。
上方那条虚线椭圆,是地轴在 25 771 年里画出的路径。正因为它,春分点沿轨道向后滑,回归年才比恒星年短。再过一万三千年左右,织女星将成为北极星。
02 · 换算
输入数值,本页为你换算
年可以加词头,地质学家天天在用:ka 是一千年,Ma 是一百万年,Ga 是十亿年。地球年龄写作 4.54 Ga,这是规范写法。
表里的第三族是文书中的年。那里有时正好 365 天,有时是 360:十二个等长月份的银行年,是为了让利息除得尽才想出来的,它比算盘多活了好几个世纪。
儒略年是唯一长度被精确定死的年:365.25 日,整整 31 557 600 秒。它与自然界的任何东西都不对应 — 不过是约定下来的,因为天文学需要一个不会移动的年。光年就是通过它来定义的。
| 说明 | |||
|---|---|---|---|
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03 · 数量级
从一次公转到宇宙年龄04 · 测量仪器
用什么捉住年的长度
大教堂穹顶上的一个小孔,加上横过地面的一条黄铜带。每天正午,太阳的光斑落在铜带上,落点告诉你日期。这样的子午线在十七世纪建遍了意大利的教堂,它们量年长的本事胜过当时任何仪器。
圆环安放在天赤道平面内。太阳偏南时影子落在环内;到分点那一刻,环的影子正好落在环身上。简单到可以用青铜铸出来,而准到几小时之内。
一根严格固定在子午面内的镜筒,只能上下俯仰。天文学家记下恒星穿过十字丝的那一刻,从一连串这样的中天里得出年的长度。从十八世纪一直到二十世纪中叶,年都是这样量出来的。
如今量年不再靠太阳。分布在不同大陆的天线倾听同一颗类星体,从信号到达的时间差中得出地球的取向,精确到毫秒的几分之一。年是从中掉出来的副产品。
05 · 书写规则
a、ka、Ma — 以及日常的「年」
年的符号是小写拉丁字母 a,源自 annus。国际单位制的词头可以加:ka、Ma、Ga。大写的 A 是安培,所以小写这一点很要紧。中文里直接写「年」,英文里写 yr。
另有一个陷阱:说的到底是哪个年。天文学里、光年的定义里,是正好365.25 日的儒略年。历法里是 365.2425 的格里高利平均年。自然界里是 365.242190 的回归年。三个数字,一个符号,单看符号分不出是哪个。
06 · 相邻单位
年站在日与世纪之间,两个接口都是歪的。年里的天数不是整数,世纪不过是一个整百,背后没有任何天文的东西。年唯一精确的关系是与格里高利周期:400 年正好 146 097 天。
一年的 1/365.2422
31 556 925 s
10 个世纪
格里高利的规则装得进一个分数:每 400 年 97 个闰日,而不是一百个。由此得出周期里的 146 097 天和 365.2425 日的平均年 — 比回归年长26 秒。积累一天误差要 3226 年;没有人是按这个期限来设计历法的。
07 · 历史部分
年是怎样被修补四次的
祭司们高兴时就塞进一个额外的月份,历法便与季节错开了三个月。恺撒一刀把它拉了回来:公元前46年被给了 445 天,此后被记作混乱之年。从第二年起,每四年多加一天。
公会议把复活节的推算系于春分,又把春分系于3月21日。从那一刻起,历法的误差不再是天文学家的事,而成了教会的事:偏移在挪动节日本身。
格里高利十三世的诏书拿走了积下的十天,并改了规则:能被 100 整除的年不是闰年,除非同时能被 400 整除。我们这边走的是另一条路:农历始终是阴阳合历,闰月按节气来定,不需要这样的四百年分数。中华民国于 1912 年改用公历,而农历至今仍在过年、清明、冬至里活着。天主教国家 1582 年就改了,英国到 1752 年,俄国到 1918 年。
米卢廷·米兰科维奇提议:世纪年若被 900 除后余 200 或 600,就算闰年 — 900 年 218 个闰日,平均年 365.242222 日。这比格里高利规则更接近真正的年,1923 年的东正教会议采纳了它 — 不过两部历法要到 2800 年才会分道扬镳。
一个待不住的单位
米有通过光速给出的定义,秒有通过铯频率给出的定义。年一个也没有:它不是由实验定下来的,而是从一颗不断改变自身运动的行星上读出来的。没有什么可以把它拴住。
所以年不属于国际单位制。天文学家为了计算,取了儒略年,直接给它指定一个精确长度 — 365.25 日,31 557 600 秒。不是因为自然如此说,而是因为需要一个固定的数,而这个数最整。
目录 · 计量单位
每个量都有一份档案
七个 SI 基本单位,二十二个有专名的导出单位,以及若干制外量 — 少了它们,工程与历法都转不动。