日日、月月、年年──淺談曆法設計(二)

貳、活在自己的時間裡

　　紐約比加州快了3小時，但這不表示加州比較慢、或是紐約比較快。兩個都只是在屬於它們自己的時區。
　　有的人還是單身，有的人結了婚但等了10年才有孩子；還有的人結婚一年，就有了小孩。
　　有的人22歲就畢業，卻等了5年才找到好工作；有的人27歲才畢業，卻立刻就得到就業機會。

～佚名‧《每個人都有自己的時區》美國小詩，中文譯文

　　如果把時間長河視為一條無限長的紙帶。那麼，曆法的存在，相當於紙帶上的長度刻度 ── 有一個明確的起點、一個與起點之間間隔的距離。就如同我們視需求不同，選擇使用公分、公尺、公里去表示長度一般，我們也會挑選適當的單位描述時間。

　　但有一件重要的事，請務必牢牢記住 ── 紙帶上的長度跟曆法上的時間一樣，都只是一個「數字」加上單位。那個數字只是一個序號、流水號。這件事是如此的重要，以至於我們在後面會常常使用這個概念。

　　在正式介紹各種曆法的特性前，我們必須對「日」 ─ 時間的基本單位 ─ 有一定的認識才行。在這裡，我們有兩個問題需要解決：(1)一日的開始是什麼時候？(2)一日有多長？

　　我們先處理第二個問題。

　　太陽，是個明亮的天體，我們依此決定生活作息。因此，「日」的定義，最初便是看著太陽東昇西落而定義的，我們可稱之為「太陽日」。我們習慣以太陽經過上中天（上子午線）當作正午，標記為12:00。然而，因為地球是球體的關係，各地的正午並不是同一瞬間。19世紀時，火車和電報帶來了便利，卻也突顯各地時間不同的事實，「時區」的概念便由此產生。

　　然而，若將太陽「兩次」經過上中天的時間設為24小時，我們會發現每天的太陽日長度都不太一樣（參考圖一）。若我們以太陽日為基本單位，去切分成「時」、「分」、「秒」，便會因時間長度的不穩定而造成困擾。

圖一 太陽日的時間長度並不相同，一年內差異可達34分鐘左右。
(圖片取自Wiki)

　　要解釋這個現象，我們必須先思考太陽日的意義。參考圖二，受到地球繞日公轉的影響，地球上的觀察者要看到太陽回到上子午線，必須公轉(360+θ)°，θ表示地球繞太陽公轉的角度。

圖二 紅色箭頭為觀察者所在位置。
由1→3為一個太陽日，由1→2為一個恆星日。
(圖片修改自Wiki)

然而，地球繞日公轉的軌道並非正圓形，而是橢圓形。根據克卜勒行星運動定律可知，若假設地球自轉速度為等速，在地球自轉360°的時間內，會因為繞日公轉半徑的不同，造成θ的大小不同。換言之，受到θ大小不同的影響，太陽日的長度並不是固定的。

圖三 克卜勒行星運動定律-等面積定律(圖片取自Wiki)

　　為解決這個問題，我們定義一日的長度為每個太陽日長度的平均值。因此，我們所謂的一日，是「平均太陽日」，而兩次太陽經過上中天所需的時間，稱為「真太陽日」。

　　因為時區跟平均太陽日的關係，我們在中央氣象局的網站上可以看到，每天太陽通過上中天的時間是不一樣。（參考圖四）

　　至於後來發現地球自轉速度並非等速，而衍生出「閏秒」的事情，又是另一回事了，有興趣的讀者可以自己查查資料。

圖四 2018年5月高雄日出日沒時間(取自中央氣象局)

　　回到第一個問題，「一日的開始是什麼時候？」

　　相信很多人都會回答「子夜0時（晚上12時）」。大多時候，這個答案是正確的。但這個問題對華人文化圈來說，其實有點複雜。

　　中國古代是用天干地支去記錄年、月、日、時的，所以才會有「生辰八字」之說。其中，子時代表23:00~01:00。於是，在中國古代，不同朝代對於一日開始的定義也不盡相同，可分為「子初換日」（23:00代表一天的開始）、「子正換日」（00:00代表一天的開始）兩種。

　　受到換日時間點的不同影響，不同流派的算命法對於一天開始的時間也就不同。例如，2013年時，有一次「朔」月出現在國曆6月8日23時56分（參考圖五），某些農民曆便以國曆6月9日為農曆初一。當時還引起一陣討論，引來中央氣象局發新聞稿澄清（參考圖六）。

圖五 2013年朔望兩弦時間表(取自中央氣象局)

圖六 中央氣象局針對農曆初一的說明
(取自中央氣象局，原文已無法在網頁上找到，點擊圖片可放大)

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