四季與曆法

我們知道一年有四個季節：春季、夏季、秋季、冬季。你知道為什麼嗎？

很多人以為這是因為地球繞太陽的軌道是楕圓形的，因此地球有時離太陽近一些，就是夏季；有時離太陽遠一些，就是冬季。然而，這個理論有著致命性的缺陷。如果季節成因真與地日距離有關，那麼無論身處地球上哪裡，季節都應該是一樣的。可是，事實上南北半球的季節卻是相反的。當北半球是夏天，南半球就是冬天，反之亦然。

（北半球霸權：事實上，當地球位於軌道上最接近太陽的位置，即「近日點」時，北半球正是冬季啊）

哪麼，究竟為什麼一年有四季？原來這是由於地球的自轉軸是傾斜的，而自轉軸傾斜的方向在一年中都不變。對於生活在北半球的人，在夏天時太陽以較高的角度直射地面，因此就比較熱；而在冬天，太陽照射角度比較接近地平線，地面吸收的熱能就比較少，所以就較寒冷了。

一年四季中有許多節日，但大部分其實都與文化有關，跟天文學沒有什麼關係。之不過，你又知道原來有幾個特別日子，在天文學中有著重要意義嗎？

每年3月20或者21號叫做「春分」，在這一天，無論我們身處地球哪裡，太陽的日照時間都剛剛好是12個小時。耐在春分之後的北半球，每一天的日照時間都比12個小時更長，而且越來越長，直到6月20或21號，叫做「夏至」的這一天。這天是北半球日照最長的一天，而相反地在南半球則是日照時間最短的一天。在夏至之後，北半球的每一天會越來越短，南半球則越來越長。

然後是9月22或23號，稱為「秋分」的一天。這天是春分的相反，在這一天，無論我們身處地球哪裡，太陽的日照時間都剛剛好是12個小時，而秋分之後日照時間都比12個小時更短，而且越來越短。最後就是「冬至」，在每年的12月21或22號。冬至可說是夏至的相反，在這天是北半球日照最短、南半球則是日照時間最長的一天。在冬至之後，北半球的每一天會越來越長，南半球則會越來越短。

在農曆中，這四天就是所謂的「四時八節」中的「四時」，是廿四節氣中最重要的四個節氣。在西曆中，這四個日子亦由於其天文學上的重要性，同樣被特別稱之為equinox（分）和solstice（至）：春分vernal equinox、夏至summer solstice、秋分autumnal equinox、冬至winter solstice，而節氣則稱為solar term。

有趣的是，春分、秋分、夏至、冬至在農曆和西曆中都是重要的節日，但在農曆中它們並不會每年出現在固定的日期，而在西曆之中它們卻固定在上述日子。這跟兩種曆法分別如何處理月份有關。

我們常說的西曆，其實叫做格里曆（Gregorian calendar），是世界通用的曆法。格里曆是一種陽曆（solar calendar）。陽曆的意思是，太陽在一年中相對背景星空的位置（黃道）在曆法中的日期是固定的。換句話說，由一個節氣到下年同一節氣之間的日子排列方式是固定的。這就是為什麼格里曆對於閏年的處理很簡單，而且新年都必定在同一天，因為每天都會對應於太陽在黃道的某個位置。亦因此，春分、秋分、夏至、冬至的日期不會相差多於一天。

至於農曆，很多人以為是陰曆（lunar calendar），但其實它並不是陰曆。陰者，太陰也，即月球。陰曆就是根據月球的月相而製成的曆法，例如伊斯蘭曆就是陰曆的一種。月相是太陽、月球、地球之間的相對位置造成的，但由於月球環繞地球運動（陰曆的根據）與地球環繞太陽運動（陽曆的根據）並無關係，因此陰曆裡的四季更替並不是固定在某幾個月的。

農曆其實是一種陰陽曆（lunisolar calendar）。故名思義，它結合了陰曆和陽曆，同時考慮到地日互動和地月互動對曆法的影響。因此農曆新年在陽曆中的日期雖然會浮動，但最多浮動約一個月的時間，不會發生陰曆新年日期浮動整整半年的效應。廿四節氣（包括春分、秋分、夏至、冬至）在農曆中的日期亦會浮動，因為節氣是根據太陽在黃道的位置（即地球繞太陽運行的位置）來決定的，而農曆月份的時間長度則是依據月相來決定的。因此，農曆的置閏方法十分特別，即我們可能聽過的「19年7閏」和「5年3閏」規則，而且是置閏月而非閏日。關於農曆置閏的詳細規則，請參考延伸閱讀文章。

日常使用的曆法其實藏著很多有趣的天文知識，以後有時間再慢慢與大家討論。

封面圖片：Sandro Botticelli 15世紀畫作Hl. Augustinus in betrachtendem Gebet, Detail

延伸閱讀：

《略談農曆曆法，以及置閏的規則》——Curtis Lai