四分历

中国古代历法

四分历是以365/4日为回归年长度调整年、月、日周期的中国古代历法。 冬至 起于 牵牛 初度,则1/4日记在斗宿末,为斗分,是回归年长度的小数,正好把一日四分,所以古称“四分历”。 战国 至汉初,普遍实行四分历。“四分历”的创制和运用,集中体现了古代中国劳动人民的聪明才智和天文历法水平,在世界范围内具有非常宝贵的价值。

简介

四分历亦称“ 东汉 四分历”。 东汉 章帝元和二年(公元85年)实施的历法。编欣、 李梵 等创制。规定一年(回归年)为365又1/4日,一月(朔望月)为29又499/940日,19个太阴年插入7个闰月,因岁余为四分之一日。因为当时所用的太初历(八十一分法)比四分历斗分更大,可见疏阔,经使用一百八十几年与天象已明显不符,又由编欣、李梵等编订新历,恢复古法。取 刘恒 前元 三年庚申岁为 历元 ,上距 鲁哀公 十四年 孔子 获麟320年。这就是“后汉四分历”。其数据均比太初历准确。《后汉书。律历志中》:“四分历本起图谶,最得其正。”

来源

中国天文史 整理研究小组《中国天文学史》第五章一:“永平十二年(公元69年)开始采用张盛、景防、鲍业等以四分法所推算的弦望和 月全食 时刻。 元和 二年(公元85年)正式颁布编欣、 李梵 等人编的四分历。它以文帝后元三年(公元前161年)十一月夜半朔旦 冬至 为历元。由此推算, 东汉 四分历的交气、合朔时刻比太初历提前了四分之三日,从而有利于太初历历法后天现象的校正。其后又经 贾逵 等人共同讨论和修订,总结了几十年来的观测记录,取得了更显著的进步。这个历法后世一般称为 后汉 四分历。”

详解

它把前代一直沿用下来的冬至点在 牵牛 初度这个天象数据,经实测改为斗二十一度又四分之一。它的推算方法基本沿用三统历而比较精密,特别是推算金、木、水、火、土五大 行星 的会合周期更是这样。在 地球 上观测行星的运行,当行星、 太阳 和地球处在一条直线上,并且行星和太阳又在同一方向的时候,叫做“合”。 水星 和 金星 的轨道在 地球轨道 之内,叫做内行星,当太阳在地球和内行星之间的时候叫做“上合”,当内行星在太阳和地球之间的时候叫做“下合”。 火星 、 木星 和 土星 的轨道在地球轨道之外,叫做 外行星 ,外行星没有下合,在一个会合周期内,只有一次合日。三统历把金星和水星的会合周期叫做“复”(在一个会合周期内两次与日相会),把火星、木星和土星的会合周期叫做“见”(在一个会合周期内只与日相会一次)。 东汉 以后的历法不再区分“见”和“复”而都叫做“终”。四分历所测的 水星 一终(从合日到合日的一周)的数据是115.87日,和现代观测的数字基本一致。 水星 离 太阳 最近,早晨出现的时候在日出之前,出现不久就被日光所掩盖;晚上出现在太阳落山以后,出现不久也随着落下去,对于它的观测非常困难,甚至有的人一生也看不到水星, 中国 古代人民能够在二千年以前,凭着肉眼观测它的会合周期精密到这种程度,确是惊人的发现。四分历用 黄道 度数来计算日、月的运行和位置;根据实测定下二十八宿距星间的赤道度数和黄道度数、二十四节气的太阳所在位置和昏旦中星、昼夜漏刻、 表日影的长短等重要数据,并把这些内容列成表格,这也是三统历所没有的,四分历虽然比起三统历来有了进步,但是,它对于当时已经发现的月行有迟疾等现象都未曾考虑进去,因而行用了一段时间以后,又不得不改历了。

备注

按:四分历名称来源为岁余四分之一日(回归年取365.25日),但古六历也采用四分法,为区别而称古六历为“古四分历”,而称四分历为“ 东汉 四分历”。

详述

春秋 后期,产生了一种取回归年长度为三百六十五又四分之一日,采用十九年七闰为闰周的历法--"四分历"。在欧洲, 罗马 人从 公元前43年 采用的 儒略历 所确定的回归年长度与此相同,但要比我国晚500年。而十九年七闰的方法,古希腊的默顿也是在公元前433年才发现的,也比我国晚100年左右。这说明,我国的四分历在当时的世界上是十分先进的,也标志着我国的历法制定已走上成熟。

作为 阴阳历 基础的天文 常数 ,是回归年和朔望月的长度,所以,制定历法的第一步,即岁实(回归年)和策朔(朔望月)。

年是以 地球 绕 太阳 公转运动周期为基础的时间单位。由于古人认为地球是静止的,所以就以太阳在 天球 上视运动的一个周期为一年。所谓回归年,就是太阳在天球上连续两次通过春分点或 冬至 点的时间间隔。我国古代天文家把冬至作为一年的起算点,因此,只要准确地连续测定两个冬至点的时间,就可以定出回归年的长度。春秋时期把冬至叫作"日南至",因为冬至那天日中太阳的高度最低,被认为是太阳处在最南端的位置,所以叫作"日南至"。据《 左传 》记载,我国最早的冬至时刻的测定,是在春秋时代 鲁僖公 五年( 公元前655年 )正月辛亥和 鲁昭公 二十年(公元前522年)二月己丑两次,这是用圭表测定的。

据被认为是在 战国 后期或 秦朝 初年成书的《 周髀算经 》记载,我国从 西周 时代,就开始使用一种最简单的观测工具--周 。《周髀算经》卷上之二载:"周髀长八尺, 夏至 之 日晷 一尺六寸。髀者股也;正晷者勾也。"《周髀算经》赵注:"伸圆之周而为勾,展方之匝而为股。"又据《 晋书 》:"表,竿也。盖天之术曰周髀。髀,股也。用勾股重差,推晷影极游,以为远近之数,皆得于表股者也。"这说明,周髀即圭表,直立于平地上的标竿(或石柱)为股或表,正南北方向平放于地上的尺为勾或圭,二者互相垂直而组成圭表。从《 考工记 》可知, 战国 以前人们已知道使用铅垂线来校正表的垂直,用水平面来校正圭的水平。每天正午时刻,日影恰在正北的方向( 太阳 在正南中天);但每天正午时刻日影的长度并不一样, 夏至 时太阳在北回归线,午时的日影最短(当时记为一尺六寸), 冬至 时,太阳在南回归线,午时的日影最长(当时记为一丈三尺五寸)。这样,根据正午时表影的长度,就可以推定节气,从正午时表影长度的周期性变化,就可以确定出一个回归年的日数。具体地说,周髀就是以八尺长的标竿直立地上,用"立竿见影"之法,昼观日中之影(晷),以定出节气推移和一年的日数。所以,我国在 西周 初期,已知道了回归年的长度。但是,周初数百年还处于"观象授时"的阶段,离制定历法还有相当长时间。不过,周髀的发明,虽然十分简单,而在中国古代 天文学 的发展上,其作用和意义决不在后来的天文望远镜和射电望远镜之下。

由于每次 太阳 到达 冬至 的时刻并不一定正好在中午,所以为了测得准确的回归年长度,古人采用了连续测量若干个冬至日正午的影长的方法,取其间隔日数的平均值,得出回归年的日数(岁实)。 春秋 末年,我国把岁实定为365.25日,这个日数与现代值365.2422日相比,只长了0.0078日,即11分钟,说明当时对太阳在 天球 上的视运动的观测,已达到很精确的程度。月是以月球绕 地球 的公转运动为基础定出的时间单位。朔望月(策朔)即 月相 变化的周期,是根据月亮相对于 太阳 的位置(即根据月亮的圆缺变化周期)来确定的。所谓"朔",是月球和太阳在 黄道 上的经度相同,即处于同一方向,二者同时出没的日子,又称"合朔",这时的月亮叫作" 新月 ",实际上是看不见的"月黑天"。所谓"望",是月球和太阳的黄经相差180°,二者遥遥相对的时候,这时的月亮叫作"望月"或"满月"。月球连续两次朔或连续两次望之间的时间,就是一个朔望月。月球运行一周天大约需要29日多。 春秋 时期朔望月的平均日数定为29.5306日,用朔望月的平均日数推算的每月的朔日,叫作平朔。由于朔望月的长度不是整日数,而在实际应用中每个月都以整日数计,所以就安排大月为三十日,小月为二十九日,通常大月小月交替排列。即使如此,平均仍小于朔望月的长度,时间长了也会产生明显误差,所以每相隔大约17个月或15个月,还得安排连续两个大月,称为频大月。

以 太阳 的周年视运动为依据制定的历法叫作阳历,或叫太阳历,这种历法与月亮的朔望变化无关;而以月亮的圆缺变化周期为依据制定的历法叫作阴历,或叫太阴历,这种历法与太阳的运动无关。二者同时并用的,为阴阳合历,这种历法以太阳的周年视运动为回归年,以月亮的朔望变化周期(朔望月)为月。我国古代的历法就是这种 阴阳历 。

实行阴阳合历,就会遇到一个安置闰月的特殊问题。因为一个回归年是365日多,一个朔望月是29天多,两个周期都不是整数,这就出现了阳历和阴历无法协调整齐的困难。即使安排了大月30日,小月29日,12个朔望月也只有354或355日,每年要差10至11天,三年就差一个来月。因此就必须用置闰月的方法来加以调整。不过,如果每隔三年插入一个闰月,每年平均日数就比阳历年少几日;如果每隔八年插入三个闰月,则每年的平均日数又比阳历年多了几日。古人从长年的经验中逐渐发现,十九年七个闰月(共235年月)与十九个 元旦 的日数(6939.69日)几乎 相等 。我国大约在公元前五、六百年,开始采用十九年七闰月的方法。因为根据前述《 左传 》所载的两次"日南至"( 冬至 )的测定,表明当时已知这两次冬至之间相隔133年, 鲁僖公 五年那次冬至在正月, 鲁昭公 二十年的那次冬至在二月,显然前一年少置了一个闰月;这其间应有49个闰月,可以推得,正好是19年有7个闰月。所以可以断言,公元前500年左右, 鲁国 天文家已发现了19年7闰之法。古希腊到公元前433年才采用这种置闰法,比我国晚了100来年。

这种安排连大月和19年7闰的方法,在阴阳合历中是一种极巧妙的设计。在 春秋 中叶,即 鲁文公 、 鲁宣公 时代,我国已开始有规则地使用连大月和置闰月,表明春秋时期我国在历法制定 上已 处于逐步走上确定的准备阶段。不过,若以一年为365.25日,用19年7闰的方法在日数上仍然带有一个小数(6939.69日)。它的4倍(76 年)极接近于27759日,所以又采用了76年的周期,使大小月的安排以及闰月的插入都以76年为周期。这个方法,在公元前360年的 战国 中期的 历中已经实行了。 希腊 的卡利巴斯在公元前334年发现了76年插入28个闰月的方法,比我国晚了20多年。

春秋 时期虽然还没有创立起有规则的制历法,但已实行1年12个月的历日制度,每隔2年或3年插入一个闰月来调节寒暖季节。在一个朔望月内,以日月合朔的那天为"初一"或"朔日",最后一天叫" 晦日 "。春秋初期,闰月一般都安排在冬12月后,为第13个月。到春秋后期,闰月则随意安插,不一定在12月之后。

我国历法确定制定的时期,当在 战国 中期。由于它以三百六十五又四分之一日为一个回归年,故称为"四分历"。《 汉书·艺文志 》记载的古六历,即黄帝历、颛顼历、夏历、殷历、周历、鲁历,都属于"四分历"。由于战国时期有关天文历法的著作在 秦始皇 焚书后都已失传,我们只能从《 汉书 》和其他古籍中了解其大概。可以确言,这个时期的四分历,岁实为三百六十五又四分之一日,用19年7闰的闰周,以 冬至 之日为一年之始,以平朔为一月之始,以夜半为一日之始,以此前某一个平朔、冬至恰在同一个夜半的日子为 历元 ,从历元这一天开始推算此后各月的朔望和各年的节气日期。当时由于对日月合朔和冬夏二至日期的测定不很精确,所以各诸侯国的历法家采用的 历元 日期就不相同,这便形成了古六历的不同。

战国 以后,各诸侯国虽然都实行相同的历法,但由于采用的" 立春 "不同,于是就出现了所谓"三正"。岁首即一年开始的月份,大约 黄河 下游的周室及其同姓诸侯国,采用 东周 王室颁行的历书,规定新年从子月开始,即包含 冬至 的那个月(相当于现今的农历11月)为岁首,称为周正;南方及东方殷民族所建诸侯国,如郑、宋、齐等国,以季冬之月,即丑月(冬至后一月,相当于现今的农历12月)为岁首,称为殷正;黄河中游地区的 晋国 、 秦国 等古代夏民族后裔居住的区域,以孟春之月即寅月(冬至后二月,相当于现今的农历正月)为 立春 ,称为夏正。因此,我们现行的农历,被称为夏历。