第二十七章　經(jīng)緯度與時間的起源

現(xiàn)在我們要來講解關(guān)于地球的一項(xiàng)基本知識——經(jīng)緯度。

—經(jīng)緯度—

在很早以前，人類就有了方位的觀念。最初的觀念也許是從太陽的東升西落來的。將日出之處命名為東方，將日落之處命名為西方，最早的方位就是這么確定的。并與之相對確定了南方與北方，東南西北四方的確定乃是所有方位確定的基礎(chǔ)。

后來為了更加精確地測定方位，就出現(xiàn)了經(jīng)緯線以及與此相應(yīng)的經(jīng)緯度。

—經(jīng)度—

確定經(jīng)緯線的方法很簡單，就是以地球南北兩極為端點(diǎn)，在這兩個端點(diǎn)間連上一條直線，這就是經(jīng)線了。

經(jīng)線又被稱為子午線，更精確地說，子午線乃是經(jīng)過地球地軸的一個平面與地球表面的交線，由于地球總的來說是一個球體，因此這交線乃是一個大圓。這個大圓以南北兩個極點(diǎn)為界分成兩條經(jīng)線。如右圖：

上圖中間那根虛線就是地軸，因位于地球內(nèi)部，在外面是看不出來的，只能用虛線表示。事實(shí)上，所有經(jīng)過地軸的平面與地球的表面的交線，或者說地球的割線，都是經(jīng)線。這樣地球上就有無數(shù)條經(jīng)線。

定好了經(jīng)線，我們現(xiàn)在來看緯線。

—緯度—

緯線很好定的，就是作一些與地軸垂直的平面，它與地球表面的交線就是緯線了，如下圖：

看得出來，緯線也有無數(shù)條。

從圖上我們可以看出經(jīng)線與緯線的差異，例如經(jīng)線是一個半圓，而緯線是一個整圓。所有經(jīng)線的長度幾乎都一樣，而緯線圈的長度就大不一樣了，其中最中間的那條最長，被稱為赤道。越往南北兩邊就越短，到了兩個極點(diǎn)，緯線圈的長度為0。

經(jīng)線與緯線定出來之后，就可以確定具體的經(jīng)緯度了。

地球的大圓即赤道被分成了360°，而大圓的總長度是確定的，大約是40000公里，這樣的話，經(jīng)線1°就是，算出來大約是111公里，同樣十分好記。

地球上絕大部分經(jīng)線與緯線都是根據(jù)這種度數(shù)來編號的。不過，在編號之前，先將南北向的緯度分成了南半兩半，分別稱為南緯與北緯。而將經(jīng)緯分成了東西兩半，分別稱為東經(jīng)與西經(jīng)。再將這與度數(shù)結(jié)合就能夠完整地稱呼每條經(jīng)線與緯線了，例如北緯30°緯線，東經(jīng)25°經(jīng)線等。

顯然，為了能夠標(biāo)明任何一條緯線或者經(jīng)線的固定度數(shù)，必須找一條固定的緯線與經(jīng)線作為起點(diǎn)。緯線好辦，就是赤道，往它南北都是90°，好辦得很。

但經(jīng)線就不那么好辦了，理論上，任何一條經(jīng)線都能擔(dān)當(dāng)這個重任，而且有許多國家都想爭這個榮譽(yù)，都想用通過它的首都或者什么地方的一條經(jīng)線為所有經(jīng)線之起點(diǎn)。為此，1884年在美國首都華盛頓舉行了一次國際子午線會議，會上當(dāng)時國勢鼎盛、雄霸天下的英國人取得了勝利，將通過英國最大最著名的天文臺格林尼治天文臺的經(jīng)線定為0°經(jīng)線，即本初子午線。從本初子午線往東，就是東經(jīng)，往西就是西經(jīng)，各有180°。

本初子午線定下來后，其他地方的經(jīng)線就好辦了。對于任何一個地點(diǎn)的經(jīng)度，就是經(jīng)過這一點(diǎn)以及地軸的平面與經(jīng)過本初子午線及地軸的平面之間形成的夾角。

當(dāng)然，我們不可能真的這樣去測量經(jīng)度，還有一個比較簡單的辦法。我們知道，地球24小時自轉(zhuǎn)一周360°，這也就是說1小時旋轉(zhuǎn)15°，4分鐘旋轉(zhuǎn)1°，4秒鐘內(nèi)旋轉(zhuǎn)1′。通過這個辦法，我們可以很輕易地計算出任何一個地點(diǎn)的經(jīng)度。例如，現(xiàn)在某地是正午12點(diǎn)整，我想知道這個地方的經(jīng)度，怎么辦呢？好辦，只要知道現(xiàn)在格尼尼治的標(biāo)準(zhǔn)時間是多少，做到這點(diǎn)有很多辦法，例如打個電話，上網(wǎng)查查，都行。打聽到格林尼治的精確時間后，就可以直接算出要求的經(jīng)度了。例如格林尼治的時間是下午3點(diǎn)15分。這時我只要簡單地以3.25乘以15°就行了，結(jié)果是48°45′，這就是所要求的經(jīng)度。當(dāng)然這里他已經(jīng)事先確定了是西經(jīng)，因?yàn)楸境踝游缇€的時間比它早，太陽已經(jīng)先它通過本初子午線，因此它在本初子午線之西，是西經(jīng)。

再看緯線。緯線是垂直于地軸的平面與地球表面相交得到的圓。任何一個地點(diǎn)的緯度，它乃是這點(diǎn)與地球的球心的連線與赤道面形成的夾角。

緯度的南北緯也很好區(qū)分，赤道是地球的大圓，赤道以南就是南緯，北則為北緯，赤道的緯度則是0°。

另外還有兩個有特殊意義的緯度，即南北緯的23°26′，它們分別被稱為南回歸線與北回歸線。就是太陽能夠直射的最南與最北的緯度。它對于地球五帶與四季的形成有決定性意義。

看得出來，緯度最大的就是90°，也就是南北兩個極點(diǎn)。

相對測定經(jīng)度而言，測定一個地方的緯度要難得多，我們既不能真的向地心挖一條線，也沒有格林尼治時間什么的作參照物。不過我們還是可以找到比較簡單的測量辦法。其中最簡單者就是利用北極星，只要測出北極星的高度角就可以測出該地的大致緯度了。這是因?yàn)楸睒O星位于北極點(diǎn)上空，對于北極點(diǎn)而言，北極星與北極點(diǎn)的連線與經(jīng)過北極點(diǎn)的地平面成90°角，即它的高度角是90°，因此北極的緯度是90°，同樣，在赤道，北極星就在地平線上，即它的高度是0°，說明這里的緯度也是0°。

通過上面的辦法測量出一個地點(diǎn)的經(jīng)度與緯度之后，我們就能夠確定這個地點(diǎn)的位置了。因?yàn)榈厍蛏先魏我粋€地點(diǎn)的經(jīng)緯度都是獨(dú)一無二的，絕不會重復(fù)。我們知道，同一平面上兩條直線相交，有且只有一個交點(diǎn)，而地面上任何一點(diǎn)都可能看作是這樣兩條直線的交點(diǎn)，這樣當(dāng)然也就只有一個交點(diǎn)了，而且這個交點(diǎn)可以用兩個度數(shù)來表示。例如中國上海的經(jīng)度是東經(jīng)121°16′，緯度是北緯31°12′，也就是說，它位于這兩條經(jīng)線的交點(diǎn)。地球上任何一點(diǎn)都可以這種方法來表示。

從上面看出來，經(jīng)緯度本質(zhì)上是一種規(guī)定，即人類為了自己的方便而給某一個地方規(guī)定某一個經(jīng)緯度，這完全是一種人為的賦予。與此類似，地球的時間也有這樣的特點(diǎn)，即它也是一種人為的賦予，是我們出于方便而對自然界人為制訂的某種規(guī)定性。

—時間的起源—

時間是一個非常古老的概念，對于時間的概念性解釋應(yīng)該說是哲學(xué)家們的事，只有他們熱衷于用抽象的術(shù)語來解釋什么是時間或者空間，對于不大懂哲學(xué)的人而言，時間就是事物的運(yùn)動以及發(fā)展的過程，如此而已。例如太陽東升西落，我們慢慢地長大、變老，花開花謝、落日余暉、黃葉滿地等，無處不讓我們看到時光的流逝。這些就是時間。

也正是上面這些現(xiàn)象，使人類很早以來就有了時間的觀念，于是進(jìn)一步地，他們想要測量時間了。

—“日”來自太陽—

用什么辦法來測量時間呢？關(guān)鍵是要找到一個標(biāo)準(zhǔn)。這個標(biāo)準(zhǔn)必須具備一些條件。例如首先它必須是明顯的，大家都看得到。其次它必須是經(jīng)常的，我們能經(jīng)常地看到這個現(xiàn)象。三是它必須是持續(xù)的，讓我們能從容不迫地感覺到，不能喘口氣兒就過去了，就像人的心跳一樣。四是它必須是有規(guī)律地重復(fù)的，而且每一次重復(fù)給人的感覺都是一樣長。這條件也是必須的。測量時間的標(biāo)準(zhǔn)就像測量長度的尺子一樣，必須有一個標(biāo)準(zhǔn)的長度。

最符合這些標(biāo)準(zhǔn)的是哪個呢？顯然是太陽的東升西落。

于是，它便成為了人類第一個時間量度的標(biāo)準(zhǔn)。在各種各樣的古代文化里，它有各種各樣的稱呼，不過意思都是一個，就是現(xiàn)在我們所說的“天”或者“日”。

這個“天”產(chǎn)生的原因也就是地球晝夜之交替，正是這種由于太陽東升西落而引發(fā)的晝夜交替是使人們產(chǎn)生“天”這個時間觀念的原因。

當(dāng)然，天還有更加科學(xué)的起源，就是我們上面剛剛講過的地球的自轉(zhuǎn)一周所需的時間。

—“月”來自月亮—

月的形成是月亮繞地球轉(zhuǎn)動的結(jié)果。

我們前面講過，月球繞地球公轉(zhuǎn)一周所需的時間平均約為27.32166天，這就是一個恒星月，即當(dāng)月亮繞地球轉(zhuǎn)過一圈之后，在地球的上空將出現(xiàn)同樣的恒星背景，所以就叫恒星月。

除恒星月外還有朔望月，就是月相重復(fù)出現(xiàn)的時間。月相就是我們平常所看到的新月、半月、上弦月、下弦月、滿月等，這樣一個朔望月長約29.5306天。朔望月之所以比恒星月長，是因?yàn)樵虑蛟诶@地球公轉(zhuǎn)的同時還隨著地球一起繞太陽轉(zhuǎn)，這樣就延長了朔望月的時間。

這就是“月”這個時間概念的起源了。

日、月加上前面所講過的年是三個最基本的時間概念，因?yàn)樗鼈兌加兄c之相應(yīng)的各自獨(dú)立的、獨(dú)特的、且不斷循環(huán)往復(fù)的現(xiàn)象為依托：“日”有東升西落、“年”有春夏秋冬、“月”有陰晴圓缺，無不顯然，無不令人感到時光的流逝。

除年、月、日外，其他的時間概念都是以它們?yōu)榛A(chǔ)得來的，例如小時，它就是將一天等分為24份，每一份就稱為1小時。因?yàn)樾r的時間還太長，人們又將它再等分為60份，每一份稱為1分鐘，為了計量更短暫的時間，又將1分鐘等分成60份，每一份稱為1秒。這就是小時、分鐘與秒鐘的簡單起源了。

—“星期”的起源—

在一天之上還有一星期，它就更是“人造日期”了，這里還有優(yōu)美的傳說。

原來，西方的古人們有了一天與一月之后，由于兩者之間長短太懸殊，達(dá)1∶30，非此即彼很不方便，例如休息吧，古人也是要休息的，如果一個月休息一天呢太少，連著休息兩天或者三天再干活呢又不合理，于是就感到需要一種新的計時法，它必須介于天與月之間。這就是星期產(chǎn)生的最初動因。

一星期的最大特色是它每天都有固定的名稱，并且每個名稱都有特殊的含意。

例如星期日Sunday，即是“太陽日”；星期一Monday，它被指定為月亮日；星期二Tuesday被指定為火星日，也就是戰(zhàn)神日；星期三是水星日，星期四是木星日，星期五是金星日，星期六是土星日。

從上面的名稱可以看出來，時間與星宿相對，這正是古人發(fā)現(xiàn)時間的方式，這也是我們稱之為“星”期的緣故。

—?dú)v法—

我們前面談過了年、月、日、時、分、秒等計時方法，它們都可以稱之為自然的計時周期，但實(shí)際上這些還遠(yuǎn)不足以計時，這只要看看某天的日歷就知道了。例如2002年11月11日星期四，這是什么樣的時間呢？2002年是什么意思？難道是要說地球繞太陽轉(zhuǎn)了2002圈嗎？那么11月11日又是什么意思？這些僅僅用上面的時間計量法顯然是不夠的。

這是為什么呢？因?yàn)闀r間實(shí)際上應(yīng)該有兩種，一種是動態(tài)的、但不具體的時間，它表示某事物經(jīng)過了一個過程，例如地球自轉(zhuǎn)一周、吃了一頓飯、走了一段路或者人的壽命等，用現(xiàn)在的時間表示就是1天、1小時、1分鐘、100年等。這樣的時間用上面的計時方法就行了。

但我們實(shí)際生活中的時間并不只有這種，還有另一種靜態(tài)的、具體的時間，它標(biāo)示某一個固定的時間段或者時刻，例如1818至1883年是卡爾·馬克思的有生之年，1818年5月5日則是他誕生的具體日期。這樣的時間顯然與第一種時間有所不同，它更為具體、明確，它表示的主要不是時光的流逝，而是指明某段或某個具體的、特別的時間。

如何來表達(dá)這種靜態(tài)、具體的時間呢？像1818年5月5日又是什么樣的時間表示法呢？

這些就是歷法。

歷法就是一種計時系統(tǒng)，它將年月日時分秒等時間的量度按一定規(guī)則組合起來，就能夠確定并記錄某件事發(fā)生的具體時間或者持續(xù)的具體時間段，而且根據(jù)其法則，這些具體的時間與時間段具有唯一性。

對于歷法而言，其特征取決于它所采取的規(guī)則。由于這種規(guī)則在很大程度上是人為的，并沒有什么自然規(guī)則來加以限制，因此歷史上的幾乎每個民族、每種文化都根據(jù)自己的需要或者根據(jù)對自然現(xiàn)象的認(rèn)識創(chuàng)造了自己獨(dú)具特色的歷法，并且這種歷法通常成為這個民族文化的主要特色之一。

—陰歷—

陰歷是太陰歷的簡稱，太陰就是月亮的雅稱，因此陰歷是以月亮的圓缺變化為周期而制訂的歷法。

由于是以月相為依據(jù)制訂的歷法，因此陰歷的每一天基本上都與特定的月相相對應(yīng)，例如每月的初一都是新月，十五或者十六是滿月等。

在一個朔望月，每一種月相，從新月到滿月都會出現(xiàn)一次，它的周期約合29.5306天。一個月應(yīng)當(dāng)是由整數(shù)天構(gòu)成的，因此陰歷就規(guī)定了兩種月，大月與小月。大月30天，小月29天。不過，陰歷的大月與小月不是固定的，即不是一個大月一個小月地輪流轉(zhuǎn)，也不是如陽歷那樣每年的哪個月有多少天都是一定的，而是要根據(jù)歷法家們的計算而定，平均大約是每15個月中有8個大月，7個小月。陰歷一年也是12個月，它的總長度就是12×29.5306＝354.3672天，即使隔3年加一個閏年閏一天，也只有355天。這與我們平常所知的一年365天差了約10至11天。也就是說，每年陰歷年的新年都要比陽歷年早10或者11天，只要過上3年左右，就會提早達(dá)一個整月，要是過十六七年，就會寒暑倒置，冬夏易位。這樣的歷法自然不行，根本不敷生活之需。因此，更加合理的陽歷誕生了。

雖然陰歷不精確，但在所有的歷法中它是最早被制訂出來的。其原因很簡單，因?yàn)樗钊菀字朴?。月亮圓缺的規(guī)律是十分明顯的，只要一雙普通的眼睛就行了，因此，即使沒有多少知識的古人也不難從中總結(jié)出規(guī)律從而制訂出歷法。比通過觀察沒有明顯圓缺規(guī)律的太陽再制訂歷法要容易多了。

您知道陰歷為什么不能準(zhǔn)確地反映地球的實(shí)際情況嗎？例如四季的交替、寒暑的輪換？道理很簡單，因?yàn)闆Q定四季交替、寒暑輪換的根本不是月亮。

那么，是哪個決定了四季的交替與寒暑的輪換呢？是太陽。以太陽年為基礎(chǔ)的制訂的歷法就是陽歷了。

—陽歷—

我們上章說過，地球每繞太陽公轉(zhuǎn)一圈就是一年，因?yàn)槠瘘c(diǎn)的不同有幾種年，如恒星年、回歸年、近點(diǎn)年和交點(diǎn)年。在這里，陽歷所采用的是回歸年，它一年的長度約為365.2422日。每年的天數(shù)當(dāng)然不能有小數(shù)，于是就省去了。

當(dāng)然，不可能真的不考慮這尾數(shù)的0.2422天，等四年后它就會達(dá)到將近一天了，于是，每隔四年，陽歷就會閏一天，加在天數(shù)最少的二月份，因此陽歷的閏年就有366天。這個閏年也是很好計算的，只要年數(shù)能夠被4整除就行了。

不過，我們又看到，四年并沒有真的達(dá)到一整天，而只有0.9688天，因此四年一閏就多加了0.0312天，再累積400年后便又多了3天。這3天必須被去掉，也就是說，400年中本來有100個閏年的，現(xiàn)在只能有97個了。去掉哪個呢？具體做法是凡碰上世紀(jì)年的，只有能被400除盡才能算是閏年，否則不是，因此，1700年、1800年、1900年雖然能夠被4除盡，但卻不能算是閏年，2000年就是了。這樣的話，就剛好去掉了3年。

其實(shí)這樣也還不絕對精確，400年中還會多出近3個小時，但要將它湊成一天需要長達(dá)3333年，這樣小的誤差就被認(rèn)為是無須考慮的了。

—中國奇妙的農(nóng)歷—

除了上述三種歷法外，我們中國還有一種十分獨(dú)特的歷法——農(nóng)歷。

農(nóng)歷又被稱為夏歷，它還包含有二十四節(jié)氣，中國的廣大農(nóng)民很早以前起就是根據(jù)它來安排全年的農(nóng)事。

二十四節(jié)氣能夠表示太陽在周年運(yùn)動中到達(dá)的黃道位置，它按太陽黃經(jīng)，把黃道等分為24弧段，全年相應(yīng)地分為24時段，這就是二十四節(jié)氣，各節(jié)氣的弧段相等，每節(jié)氣合黃經(jīng)15°。

在我國，二十四節(jié)氣通常是指24個交氣時刻，即兩氣相交的時刻，它剛好與黃道上的24個等分點(diǎn)對應(yīng)。在二十四節(jié)氣中，最重要的是春分、秋分和冬至、夏至，合稱二分二至，相應(yīng)地，在黃道24點(diǎn)中，最重要的是春分點(diǎn)、秋分點(diǎn)和冬至點(diǎn)、夏至點(diǎn)，合稱二分點(diǎn)和二至點(diǎn)。為了便于記憶，我們的老祖宗還編了一首詩：

春雨驚春清谷天，
夏滿芒夏暑相連。
秋處露秋寒霜降，
冬雪雪冬小大寒。

與中國的二十四節(jié)氣相似，西方也有黃道十二宮之說。就是根據(jù)太陽黃經(jīng)，把黃道等分為十二宮，分別以黃道十二座命名，例如白羊?qū)m、天秤宮、巨蟹宮、摩羯宮等。每宮跨黃經(jīng)30°，相當(dāng)于我國的兩個節(jié)氣。