什么是岁差?什么是恒星年?为什么一年不等于一岁?

年年岁岁花相似,岁岁年年人不同,我要改一字,叫“岁岁年年时不同”。

讲完黄道,讲完圭表测日影,昨天的文章又提到真太阳时,在讲历法前,是时候讲讲时间了。

中国的有两个时间概念比较相近,一个叫年,一个叫岁。以前有个传说,讲年是一种神兽,这个不管它,今天我讲的年是跟太阳有关的恒星年。

木星又叫岁星,它围绕太阳的公转周期是11.86年,就是差不多12年转完一圈回到原来的位置。

在地球上观察,木星很多规律跟太阳相似,古代就根据木星在二十八宿背景下的运动规律分为玄枵等十二次,来大致分年,木星又称岁星就是这样来的。十二次的知识后面文章再详讲。

当然,观察木星来定年,是太过粗糙了,今天讲的也不是木星这个“岁”,而是一个回归年的“岁”。

为了讲清这个“岁”。前面专门写了一篇圭表测日影的文章,古代观天象、推历法的机构和官员,比如钦天监,要做的最重要的事,就是测量冬至到下一个冬至的时间长度,这个成果叫“岁实”。

岁实就是一个回归年的真实时间长度,在黄道上的意思,就是说太阳从春分点又回到了春分点。

所以说,一岁就是冬至到冬至,也可以是春分至春分、夏至到夏至、秋分至下一个秋分。从这个意义来说,一岁就是一个太阳回归年。

那么,什么又是一个恒星年呢?从地球上观测,看到太阳从一个恒星的位置再回到这个位置,就叫一个恒星年。

从上帝的角度或者太阳的角度来看,就是地球绕太阳公转,真实地绕了一圈回到原来的点,这就是一个恒星年。

我在前面的文章讲过,地球公转轨道就是黄道面,也通过几个事例讲清了里面的原理。太阳在黄道上一年运动轨迹和地球公转轨道一圈其实是一回事。

但是,黄道明明用来划分二十四节气,春分点回到春分点应该也是黄道一圈啊,这样一圈就是一岁啊,一个恒星年不就是等于一岁吗?不就是等于一个回归年吗?

错了,一个恒星年并不等于一个回归年,也就是说,一年并不等于一岁!虽然是同一个日地间的运动。

打个比方吧,比如你和另外一个人赛跑,你俩就像一个人似的跑得一样快,但是有人帮你作弊,把你的终点提前,那自然你就提前到达了终点,赢得比赛。

那这个作弊的东西到底是什么呢?就是我们的地球自己,也可以说就是地球的自转轴,作弊的机制就是地球的进动和地球的章动。

地球进动和章动的原理会在下次讲北极星时一次讲透。我们现在来看看它是如何作弊的。

假设从春分点开始,地球开始了一圈的公转,太阳从赤道往北回归线到夏至,又往南折返经过赤道是秋分,往南到南回归线是冬至,再往回赶到赤道就是回到春分点,大概就完成一年的旅程了。

地球自转轴划了个小圈圈

重点来了,太阳直射快到赤道就是快到春分点时,其实一年中,地球自转轴已经悄悄在微微偏转。上图中,自转轴在北天极和南天极划了个小圈圈,使得太阳直射地球赤道提前到达,即提前回到了春分点,实际上,这时地球绕太阳公转还没有完成一圈,它还没回到原点呢,所以恒星年要比回归年长。

一个恒星年是365.25636日,一个回归年(一岁)是365.2422日,差0.01416日,换算过来,就是一年会差20分钟24秒,差别很小吧,记住这个数字,很有用。

为什么叫岁差而不叫年差?因为是一岁差了那么一点点嘛,是不是很好理解。当然,真正回归年这个精确数字是用121年平均得来的。

这个地球进动、章动引起的岁差会产生两个直接的后果:

一是因为地球自转轴的微微偏转,会造成北极星的轮流做庄,要经过25786年才会又轮回到原来星,大家应该知道这个过程是很漫长的,下次讲北极星时会讲透。

北极星会轮流做庄

二是因为地球公转和太阳回归的这个细微时间差别,每年的春分点会不断沿二十八宿向西移动,每年移动的角度大概为50.26角秒。

大家可以用数学计算一下,一圈是360度,除以这个每年移动的50.26角秒,换算出来的时间就是北极星轮流做庄的25786年。

从第二点,大家要明白,二十四节气的点在黄道上相对二十八宿的位置,每年都有缓慢和微小变化的。

好了,历史上这种细小的差别是怎么发现的呢?公元前一百多年(相当于我国西汉朝),希腊天文学家喜帕恰斯最先发现了这个变化,不过他算出是春分点每年移动45角秒多。

在我国,发现岁差要晚一点,是东晋的天文学家虞喜在公元333年发现的,差不多迟了五百年,他是易学名家虞翻的后人,他通过成百上千年的星象记录,算出冬至点每50年沿黄道退了一度,这个精度就差了点。

中国最先把岁差应用到历法的,是一百年后南北朝时的天文学家祖冲之,他把岁差引用到《大明历》中,历法中才真正消除了岁差的影响。

从上面的历史中可知,在东晋虞喜之前,中国先民根本不知道岁差的存在,但是这个缓慢的过程累积起来也是不得了的,比如一千年就会春分点或冬至点就会差14度,五千年春分点就西移了近70度。

就是说在公元前一两千年的夏商周朝,根本不知道岁差的存在,怎么可能用什么二十八宿精确测出二十四节气呢?春分点还在二十八宿上不断后移呢。从这个角度,你就知道这个广百胡说八道荒谬到了什么程度!

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