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格里高利历

国际通行的民用历法,于1582年颁布,旨在修正儒略历并使其日期与季节循环重新吻合。

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月球复活节天主教会地球太阳时间模算术尤利乌斯·恺撒格里高利历

格里高利历是一种在国际上广泛用于民用纪年的太阳历。它将一年分为十二个月,并通过置闰制度使日历日期与四季更迭的大致周期保持一致。与纯阴历和阴阳历不同,它并不试图让月份与月球的月相变化保持同步。该历法的广泛应用,为行政管理、商业贸易、交流往来以及历史纪年提供了一个通用的基准框架。(aa.usno.navy.mil)

该历法以教宗格里高利十三世的名字命名,他于1582年颁布推行了这项历法改革。格里高利历对儒略历进行了修订,减少了置闰的频率,并纠正了历法日期相对于季节长期累积的偏差。根据其规则,一个历年的平均长度为365.2425天,与回归年十分接近。这项改革还修订了用于推算复活节日期的教会计算方法,而复活节正是当时天主教会重点关注的重大节期。(aa.usno.navy.mil)

格里高利历在随后数百年间的采纳过程并不均衡,从而导致不同社会在历史上曾有一段时期对同一天标示不同的日期。尽管格里高利历最终成为了国际通用的民用历法,但它并未取代所有的宗教历法或传统历法。因此,它的历史不仅涵盖了天文学计算和宗教仪轨,还牵涉到政府行政管理以及跨历法日期的解读与换算。(en.wikipedia.org)

月份、日期与民用年

格里高利历是一种基于预设规则的阳历:它将日期划分为年,旨在契合地球绕太阳公转所形成的季节周期。它的日期由规定的各月天数和置闰规则决定,而非通过观测天象来确定每月或每年的起始。尽管“月”在天文学上的起源与月球运动有关,但格里高利历中的月份并不追踪月相变化。历法提供了一套用于标识日期的有序框架,它本身既非时钟,也不是用于测量流逝时间的均匀单位。具体而言,被称为“一个月”的时段并不对应任何单一固定的天数。(aa.usno.navy.mil)

每年包含按固定顺序排列的十二个月。每个月内的日子从 1 开始连续编号,日历日期通过年份、月份和日数来唯一标识特定的一天。一年中有七个月为 31 天,四个月为 30 天;只有二月的天数会在平年与闰年之间发生变化。各月的顺序与天数如下。(en.wikipedia.org)

序号 月份 平年天数 闰年天数
1 一月 31 31
2 二月 28 29
3 三月 31 31
4 四月 30 30
5 五月 31 31
6 六月 30 30
7 七月 31 31
8 八月 31 31
9 九月 30 30
10 十月 31 31
11 十一月 30 30
12 十二月 31 31

在平年中,各月天数总和为 365 天。闰年则在 2 月 28 日与 3 月 1 日之间加入 2 月 29 日这一天,使全年总天数达到 366 天,而其他各月份的天数和顺序保持不变。增加这一天有助于保持日历日期与季节同步;哪些年份需要置闰则由单独的整除规则判定。(aa.usno.navy.mil)

七天一期的星期循环不受月份和年份界限的影响而连续运转:无论新的一月或新的一年是否开始,星期日之后始终紧随星期一。因此,各月并不由固定数量的完整周组成。平年的二月恰好包含四个完整的星期,而 30 天的月份包含四周零两天,31 天的月份则包含四周零三天。这也导致相继的各个月份通常始于不同的星期几。同理,平年包含 52 个星期零一天,闰年则包含 52 个星期零两天;新的一年的到来并不会重置星期的序列。(en.wikipedia.org)

常规的民用年从 1 月 1 日延续至 12 月 31 日。这种日历年有别于那些虽沿用格里高利历日期但起止边界不同的机构周期。财政年度(财年)是一种会计周期:例如美国税务管理部门就将 1 月至 12 月的日历年与截止于其他月份的 12 个月财政年度明确区分开来。学年则通常由秋季和春季教学学期组成,往往会跨越民用年的界限。(irs.gov)教会年(礼仪年)则用于组织宗教节庆仪式而非民事行政事务;在天主教会的罗马礼中,礼仪年始于将临期第一主日,而非 1 月 1 日。例如,2024 礼仪年实际始于 2023 年 12 月 3 日。(usccb.org)

闰年规则与历法周期

格里历的闰年由年份数字的整除性决定:公元年数能被4整除的为闰年,但能被100整除的年份不是闰年,除非该年份同时也能被400整除。因此,1900年是平年,2100年也将是平年,而2000年是闰年,2400年也将是闰年。以百年为单位的例外规则优先于四年一闰的规则,而以400年为单位的例外规则又恢复了闰日。闰年包含2月29日,全年共有366天;平年则为365天。这些均为固定的算术规则,而非根据各年份的天文观测临时裁定。 (aa.usno.navy.mil)

与每四年置一闰日的儒略历相比,以世纪为周期的例外规则降低了闰日的出现频率。儒略历那套更简单的规则得出历年平均为 365+1/4=365.25365+1/4=365.25 天,略长于回归年。格里历在每400年中去掉了三个这样的闰日。例如,在2000年、2100年、2200年和2300年这四个整世纪年份中,只有2000年属于闰年。因此,闰年通常间隔四年出现一次,但若跨越了被取消的世纪闰日,间隔就会拉长至八年:2096年和2104年是闰年,而介于两者之间的2100年则不是。 (aa.usno.navy.mil)

完整的置闰规律每连续400年循环一次。这样一个周期包含100个能被4整除的年份,其中有4个能被100整除;而这4个世纪年份中又有1个能被400整除。减去世纪年份并恢复最后一项例外,得出周期内共有 100−4+1=97100-4+1=97 个闰年,剩下 400−97=303400-97=303 个平年。因此,历法周期的总日数与历年平均长度为:

303×365+97×366=146,097 days,303\times365+97\times366=146{,}097\ \text{days},
146,097400=365.2425 days.\frac{146{,}097}{400}=365.2425\ \text{days}.

这一平均值描述的是以整日为单位的年份在长期中的分布,而非赋予任何单个民用历年份的小数长度。 (eclipse.gsfc.nasa.gov)

由于 146,097=7×20,871146{,}097=7\times20{,}871,该周期恰好包含20,871周,因此也复原了星期与日期的对应关系。在模算术中,平年会使次年1月1日的星期向后推移一天(因为 365≡1(mod7)365\equiv1\pmod7);闰年则推移两天。在整个周期中,累积推移的天数为 303+2×97=497=71×7303+2\times97=497=71\times7,最终不会产生星期偏移。由于置闰规律与起始星期均会重现,相隔400年的对应日期必定落在同一个星期几。 (eclipse.gsfc.nasa.gov)

相比之下,儒略历具有一个28年的“太阳周期”(solar cycle):七个四年的置闰周期共包含 28×365+7=10,22728\times365+7=10{,}227 天,恰好为1,461周。在不受世纪置闰例外影响的时期内,格里历也可以表现出这种较短的循环,但被跳过的世纪闰日会打断它。因此,28年周期并不是格里历通用的重复规律;完整的民用历日期与星期循环必须以400年周期为基准。 (arxiv.org)

天文基础与精度极限

格里高利历是对回归年的近似,而回归年是决定季节更迭的天文周期。随着地球绕太阳公转,其自转轴与公转轨道平面垂直线之间保持约 23.4∘23.4^\circ 的倾角,导致各半球接收到的太阳辐射量不断变化。因此两个半球经历相反的季节;日地距离的年内变化并非季节产生的主要原因。回归年衡量的是太阳相对于移动中的分点而非遥远恒星的位置变化。其平均长度约为 365.2422 日,即 365 日 5 小时 48 分 46 秒。(aa.usno.navy.mil)

这种以季节为基准的测定方式不同于恒星年(约 365.25636 日)。恒星年衡量的是地球相对于近乎固定的天球参考系的公转运动。两者大约 20 分钟的差异主要源于地球自转轴的岁差:分点相对于恒星缓慢移动,使得一个完整的季节循环比一个完整的恒星公转周期稍早结束。这两种计量方式都不是月球周期。连续两次新月之间的平均间隔——即朔望月——约为 29.53059 日。格里高利历的月份并不试图配合这些月相,因此其月份起止与新月或满月之间没有固定对应关系。(ssd.jpl.nasa.gov)

在固定的置闰规则下,格里历年的平均长度恰好为 365.2425 个历日。与四舍五入后的回归年数值相比,其超出值为:

365.2425−365.2422=0.0003 day per year,365.2425-365.2422=0.0003\ \text{day per year},

相当于每年多出约 26 秒。如果这一差值保持恒定,累积到一日大约需要 1/0.00031/0.0003,即 3,333 年。因此,常被引用的“大约 3,300 年产生一天误差”这一估算,只是对平均年长的对比,并不意味着每个格里历年与季节周期的偏差都在 26 秒之内。具体的历年只有 365 或 366 整日。(aa.usno.navy.mil)

因此,分点在公历中的日期和时间会发生推移。经历 365 天后,季节周期仍需约 5 小时 49 分钟才能完成,导致下一次分点在钟表时间上推迟发生。而当连续两次春分之间包含 2 月 29 日时,额外增加的一天历日则会将下一次分点的发生时间提前大约 18 个小时。微小的天文变动还会对此规律产生微调。例如,2024 年春分发生在北美中部夏令时间 3 月 19 日晚上 10:06,但在同一时区内,2025 年春分则发生在 3 月 20 日凌晨 4:01。因此,3 月 21 日并不是这一天文事件固定不变的日期,且其在当地的日期还取决于所在时区。(aa.usno.navy.mil)

长期精度的局限性还在于,回归年并不是一个恒定不变的常数。天文模型表明其长度随历元而变化;基于雅克·拉斯卡尔(Jacques Laskar)1986 年轨道根数的计算公式显示,在 J2000.0 历元时,回归年长度约为 365.24218967 日,并且以每世纪约 0.53 秒的速率递减。此外,任意两次连续春分之间的实际间隔也不一定等于平均回归年。轨道摄动和地球自转轴运动的变化都会影响季节时序,而地球自转速度的波动也使得均匀的天文时间与基于自转的日长之间的对比变得更加复杂。因此,将当前四舍五入后的微小差异外推到数千年后,只能提供残余漂移尺度的大致参考,并不能确凿保证在未来的某一具体时刻恰好产生一天的误差。(eclipse.gsfc.nasa.gov)

儒略历的传承与历法改革的诉求

格里历的基本架构承袭自尤利乌斯·恺撒于公元前46年引入、并于公元前45年生效的儒略历。其十二个月的框架使民用月份脱离了月相周期,这一月份长度划分后来也被格里历系统所沿用。儒略历不再采用定期置闰月的做法,而是规定平年为365天,每四年增加一个闰日。由此得出的平均历年为 365+14=365.25365 + \frac{1}{4} = 365.25 天,为回归年(季节循环)提供了一个简便且可循环的近似值。后来的格里历改革保留了这一结构,并未采用不同的月份安排。(aa.usno.navy.mil)

问题在于这一近似值中包含的微小多余时间。与约365.2422天的回归年相比,儒略历的年平均长度长了约0.0078天(即11分14秒)。这一误差大约每128年就会累积出一整天的偏差。因此,北半球春分在儒略历中的日期逐渐提前:历法累计的天数日益超出实际季节更替所需的时间。在单一年份中几乎察觉不到的误差,在历经数个世纪后变得十分显著。到了16世纪,春分实际发生的时间已提前至3月11日左右,而非传统教会所定的3月21日。(aa.usno.navy.mil)

历法改革的基准并非恺撒最初制定的历法,而是与公元325年召开的第一次尼西亚公会议相关的基督教历法传统。公会议旨在确立复活节的统一庆祝日期,随后建立的教会推算方法将3月21日定为春分日。这是用来确定复活节月相的约定界限,并非要求天文春分必须永远落在这一天。因此,16世纪历法改革的目标是恢复尼西亚公会议时期的历法与季节对应关系,而非消除自公元前45年以来累积的全部偏差天数。(aa.usno.navy.mil)

早在1582年之前,历法改革就已被多次探讨。在中世纪,历法编制者已能区分天文春分与教会固定的春分日。1414年至1418年召开的康士坦斯大公会议便呼吁采取修正行动。在文艺复兴时期,教皇西斯笃四世于1475年召天文学家雷吉奥蒙塔努斯前往罗马,就历法改革提供建议;然而雷吉奥蒙塔努斯于1476年去世,使这一计划被迫中断。随后在1545年至1563年召开的特利腾大公会议上,再次提出了修改历法的要求。(vaticanobservatory.va)

然而,改革需要解决两个截然不同的偏差。其一是太阳历偏差,涉及民用历年的长度以及春分日期的移位。其二是太阴历偏差,涉及用于推算复活节的计算表:表中循环使用的19年周期虽能近似反映月相,却并不完全精确。到16世纪时,查表得出的新月与实际天文新月已有约四天的差距。仅靠扣除累积的历法天数虽能恢复季节基准,却无法改善太阴历的计算;同样,单纯改进太阴历表也无法阻止儒略历太阳年的进一步漂移。因此,改革既需要更完善的长期置闰规则,也需要对教会太阴历推算系统进行单独的修正。(vaticanobservatory.va)

1582年历法改革的设计与颁布

阿洛伊修斯·利利乌斯(Aloysius Lilius,又名路易吉·利利奥,Luigi Lilio)提出了成为此次改革基础的方案;其兄长安东尼奥将他的手稿呈递给了教宗格里高利十三世。该方案的独特贡献在于提出了一套经修订的润余(epacts,即表示约定月龄的数值)系统,该系统能够同时兼顾对太阳历与太阴历推算的修正。格里高利的历法委员会在审议其他方案的同时对该提案进行了审查和修改,随后建议予以采纳。一份名为《恢复历法新方案概要》(Compendium novae rationis restituendi kalendarium)的印刷摘要于1577年分发给基督教统治者和各大著名大学征询意见。因此,由此诞生的新历并非单纯由教宗发明,亦非单个数学家的成果:利利乌斯提供了基础方案,而广泛的咨询与委员会的审议则塑造了其具体实施形态。(fourmilab.ch)

在罗马学院任教的耶稣会数学家克里斯托弗·克拉维乌斯是委员会成员之一,后来成为该改革的主要阐述者与捍卫者。他于1603年在罗马出版的《由教宗格里高利十三世恢复的罗马历法阐释》(Romani calendarii a Gregorio XIII P. M. restituti explicatio),阐明了新历的数学基础并回应了各种异议。克拉维乌斯的解释工作既不同于利利乌斯的初始设计,也不同于格里高利十三世推行变革所行使的权威。委员会致力于设计一种便于推算且基于规则的历法,无需持续进行天文观测,也不依赖互相冲突的天文星表即可使用。它保留了既有的教会传统惯例,而非以对分点和满月的直接天文观测来取代传统的复活节推算。(vaticanobservatory.va)

格里高利于1582年2月24日颁布教宗诏书《在最紧要的事务中》(Inter gravissimas),正式颁布历法改革。该诏书核准了修正后的历法,命令将其印制分发,并指示教会当局在礼拜和瞻礼日中予以推行。诏书还呼吁统治者确保其臣民遵守该历法。颁布诏书本身并没有促成各地立即同时在民用领域采用新历:诏书明确允许那些因距离遥远而过迟收到指示的地区在随后的年份做出更改。因此,各地接受新历的具体地理历史属于法令的推行落实范畴,而非其技术设计本身。(fourmilab.ch)

这项改革结合了三项独立的操作。首先是立即校正历法日期,以恢复与传统教会春分日(3月21日)相关的季节对应关系。在按规定执行10月过渡的地区,1582年10月4日星期四之后直接紧跟10月15日星期五。10月5日至14日这十天的日期标签被省略;实际流逝的时间并未减少十天,星期顺序也未中断。第二项操作具有防患性质:继续沿用常规的四年一闰模式,但在每400年中取消3个世纪置闰日。法令明确保留1600年和2000年为闰年,同时将1700年、1800年和1900年排除在闰年之外。(en.wikipedia.org)

第三项操作修订了教会的太阴历推算,因为单纯更改太阳历日期无法解决太阴历的问题。原有的太阴表已经累积了约四天的偏差。利利乌斯基于润余的方法保留了传统的19年章位框架,同时允许对查表所得的月龄进行周期性调整。这为计算复活节提供了修正后的约定新月和复活节满月日期;它并没有在民用历年中插入太阴月。因此,太阴历修订和新的闰年规则分别解决了不同来源的累积误差,而10月省略的十天则提供了一次性的基准校准,修订后的系统便在此基础上开始运行。(vaticanobservatory.va)

在欧洲及其海外领地的推行

教皇国、西班牙、葡萄牙以及波兰立陶宛联邦于1582年10月引入了格里高利历:10月4日星期四的次日即为10月15日星期五。法国于同年12月跟进,12月9日之后直接跳至12月20日。这些日期对应的是历史上的管辖区域,而非其现代继承国境内的全部领土。例如,教皇国当时仅占现今意大利的一部分,而波兰立陶宛联邦的版图则远超现代波兰。其他地区推行该历法需由相关的世俗政权颁令施行;仅凭教皇的通谕并不能改变欧洲所有国家的法定历法。 (en.wikipedia.org)

宗教立场影响了各地的接受进程,但并未形成按教派划分的统一时间表。与天主教会结盟的政权通常较早采用这项改革,而对教皇权威的抵制则导致与新教相关的领地推迟接纳。德意志北部的一些新教社群虽然接受了修正后的民用日期,但在计算复活节时却采用天文推算,而非使用格里高利历的教会表格。政治依附关系同样起到了关键作用:信奉路德宗的普鲁士公国在其宗主波兰国王的影响下于1612年采用了新历,而同属霍亨索伦家族统治但不在该宗藩关系之内的勃兰登堡则没有随之改变。因此,即便在有政治联系的领地内部,民用纪日与教会礼拜所遵循的时间安排也可能互不相同。 (vaticanobservatory.va)

在大不列颠及其殖民地,《1750年历法(新历)法令》规定于1752年推行新历。这项改革包含两个必须区分的独立调整。首先,英格兰及其殖民地的法定纪年从以往的3月25日改由1月1日开始:1751年12月31日之后直接进入1752年1月1日。其次,1752年9月2日星期三之后直接跳至9月14日星期四,在保持星期序列连续的同时删去了11个日历编号。该法案还引入了格里高利历的闰年规则。1月的改革改变了公历年份进位的节点,而9月的改革则使月日与推行格里历的地区保持一致。 (libguides.ctstatelibrary.org)

瑞典最初试图通过连续略去闰日来进行平稳过渡。瑞典在1700年略去了2月29日,但在1704年和1708年却保留了闰日,导致其历法比儒略历快一天,比格里高利历慢十天。查理十二世随后废弃了这一折中体系,并在1712年增设了一天——即1712年2月30日,从而恢复了儒略历纪日。瑞典最终于1753年采用格里高利民用历,当年2月17日的次日即为3月1日。该调整同样适用于当时隶属于瑞典王国而非独立管辖的芬兰。 (en.wikipedia.org)

在俄罗斯,俄国革命后建立的政权下令将1918年1月31日的次日定为2月14日。在过渡阶段的几个月内,官方公文上同时标注两种历法的日期;自当年7月1日起,全面改用格里历纪日。希腊于1923年采用格里高利民用历,2月15日的次日即为3月1日。这些行政层面的改变本身并没有随之确立相同的教会历法:希腊在民用领域采用新历早于希腊教会于1924年单独进行的历法改革。此外,正式立法的颁布也不意味着各地能立即实行统一的记录;在俄罗斯的一些偏远地区,户籍登记人员在改革后数年内仍在继续使用儒略历。 (blogs.loc.gov)

海外领地的推行情况遵循其行政隶属关系,但随着主权更迭也会发生变化。英国的北美殖民地参与了1752年的历法改革,而俄属阿拉斯加则一直沿用儒略历,直至1867年移交给美国。阿拉斯加的过渡还涉及其相对于国际日期变更线位置的调整,这使单纯比较日历日期变得更加复杂。因此,“1752年”并不能概括现今美国境内所有领地采用新历的时间:它仅指英国殖民时期的转变,而非在整个国家日后形成的全部疆域内统一实施的单次改革。 (libguides.ctstatelibrary.org)

在欧洲以外的采纳与同其他历法的并存

日本在明治维新后的制度变革期间,于1873年1月1日引入了格里高利历作为民用纪日历法。明治五年十二月初二(对应1872年12月31日)之后直接接续为明治六年1月1日:旧阴阳历最后一个月的大部分日子被直接略去。日本政府于1872年末公布了这一变革,留给社会的准备时间极短;日本国立国会图书馆的记录显示,在过渡日前新历尚未在各地分发完毕。福泽谕吉等著述家曾撰文支持这一改革并作了解释。使官方日期与欧美惯例接轨是一项明确的行政目标,但法令的颁布推行与民众的熟悉接纳则是两个不同的过程。(ndl.go.jp)

在中国,1912年成立的中华民国采用了格里高利历的月日纪法,同时将1912年定为民国元年。1月2日,临时大总统孙中山通电各省改用阳历。然而袁世凯于2月18日发布的通令仍要求政府公文兼列阳历与传统旧历日期。民间对旧历的持续使用促使国民政府在1920年代末采取了进一步措施:1929年7月2日颁布的一项命令禁止印制新旧并存的日历。这些反复干预表明,官方推行与民间日常接纳之间存在显著距离。1949年9月27日确立公元纪年的决议针对的是年份纪法,而非中国首次引入格里高利历的月日。(blogs.loc.gov)

土耳其根据1925年12月26日通过的第698号法律,于1926年初完成了民用历法的过渡。在此之前,奥斯曼帝国的改革已于1917年使鲁米历的日期与格里高利历接轨,并自1918年起将1月1日定为岁首,但仍保留了不同的纪年。1925年法律第2条明确规定,鲁米历1341年12月31日之后即接续为1926年1月1日。值得注意的是,第3条明确为特定用途保留了伊斯兰纯阴历(希吉来历),并将月首的测定工作交由天文台负责。因此,这项立法在统一国家公文纪日的同时,并未取缔独立的宗教历法。(ataturkansiklopedisi.gov.tr)

这些转变展现了推行新历的不同机制:政府公文可以强制使用单一系统,过渡期凭证可以两历兼列,而日历出版亦可受到监管以推行官方规范。通用的民用历法消除了国际行政交往中的日期记录差异,且无须各国遵循相同的宗教仪轨。格里高利历的月日规则也并不必然伴随着公元纪年。日本在格里高利历日期旁保留了年号纪年,因此1873年1月1日也是明治六年1月1日。民国时期将1912年定为民国元年,同样是将格里高利历的历法结构与自身的政治纪元相结合。(ndl.go.jp)

与民用纪日并存的各类历法在结构上各有不同。格里高利历属于太阳历,其月份并不对应月相变化。农历与希伯来历属于阴阳历,通过朔望月与置闰月来保持与季节的对应关系;它们依然指导着文化与宗教节期,包括春节和犹太教节日。伊斯兰历是纯阴历,一年由十二个月组成,不设闰月来调整与季节的相对位置。因此,它的年份大约每33个太阳年就会在四季中循环一轮,斋月等重要宗教活动也随之推移。(aa.usno.navy.mil)

印度则进一步体现了民用行政历法、国家历法与宗教历法之间的区分。其传统历法兼具太阳历与阴阳历系统。标准化的印度国历基于沙卡历纪元,于1957年3月22日(对应沙卡历1879年柴特拉月1日)正式引入,而格里高利历在行政事务中继续使用。该国历属于太阳历,并未全盘取代民间用于推算节日的众多地方历法。(aa.usno.navy.mil)

复活节与教会历实践

复活节计算法是推算复活节日期以及基督教会年历中所有移动节日的方法。在格里高利历的算法中,复活节是3月21日或其后首个教会满月之后的第一个星期日。3月21日当天本身也可以作为满月日;若该满月恰逢星期日,则复活节顺延至七天后。教会满月是指历表所定朔望月周期的第十四天,其中新月日计为第一天。根据这些规定,格里高利历复活节的日期必定落在3月22日至4月25日之间(包含首尾两日)。(aa.usno.navy.mil)

相关月相表基于默冬周期推算,该周期中19个太阳年大约等于235个朔望月。某一年的金数介于1到19之间,代表该年在周期中的位置:G=1+(Y mod 19)G=1+(Y\bmod 19),其中 YY 为公元年份。润余(epact)表示历表推算的1月1日当天的月龄,它将特定年份与教会月相日期联系起来。由于235个平朔望月约为6939.688天,而19个格里高利平年约为6939.6075天,若仅采用未经校正的循环月相表,历表与实际月相的误差便会逐渐累积。(aa.usno.navy.mil)

因此,格里高利历表在19年周期的基础上引入了太阳差修正与太阴差修正。当根据格里高利历规则略去一个世纪闰日时,太阳差修正会使润余减1,即每400年出现三次。太阴差修正则在2500年内使润余增加1共计八次,用于补偿月相周期与历年之间剩余的偏差。当两种修正同时发生时,其影响相互抵消。因此,金数并不对应一组永久固定的格里高利历月相日期;实际适用的润余还取决于所在的世纪。1582年推行的历表不仅修改了太阳历,也对太阴推算进行了全面修订。(aa.usno.navy.mil)

教会春分和教会满月均非依据实际的天文观测来确定。无论天文现象何时发生,教会春分始终固定为3月21日;而历表月相只是对月球不规则运动的近似推算,并非精确反映。例如在1962年,天文满月发生在世界协调时3月21日07:55,即天文春分后约六小时。然而,历表推算的满月却落在3月20日,早于教会春分。因此复活节计算法选取了随后的下一个教会满月(4月18日),使得当年的复活节定于4月22日。(aa.usno.navy.mil)

天主教会和大多数新教教会均采用格里高利历复活节表,而许多东正教教会仍保留儒略历算法,包括其3月21日的春分点以及旧有的月相表。这种差异并非仅仅是将格里高利历复活节平移两历法间的民用日差。儒略历的复活节计算法也不能与1923年君士坦丁堡会议倡导的修订儒略历相混淆。部分东正教会对诸如圣诞节等固定节日采用修订历,但对复活节及其相关节日仍保留儒略历复活节计算法。因此,他们的固定节日与移动节日周期分别遵循不同的历法体系。(aa.usno.navy.mil)

年份编号与历史日期的解读

格里高利历继承了此前儒略历所使用的公元纪年纪元;1582年的历法改革并未重新开始计算年份。“Anno Domini”在拉丁语中意为“主的年份”。6世纪的学者狄奥尼修斯·伊克西古斯在编纂复活节历表时确立了这一纪年法,将此前从戴克里先统治时期起算的纪年序列改换为公元532年至550年。CE(“通用纪年”或“公元”)与BCE(“公元前”)所指代的年份数字分别与AD和BC完全相同:AD 1582即为1582 CE,44 BC即为44 BCE。这些标签指代的是纪元体系,而非历法本身的算法;将AD替换为CE既不会改变月份长度,也不会改变置闰规则,且带有AD标记的日期并不必然采用格里高利历。(aa.usno.navy.mil)

传统的AD/BC与CE/BCE纪年法中没有“零年”:公元前1年(1 BC)之后紧接着就是公元1年(AD 1)。因此,1世纪指公元1年至100年,20世纪指1901年至2000年,21世纪指2001年至2100年。同理,第三个千年纪元始于2001年1月1日,而非2000年1月1日。天文学纪年法对此则采用连续的整数序列:公元1年记为第11年,公元前1年记为第00年,公元前2年记为第−1-1年。更普遍地讲,公元前nn年对应于天文学年份1−n1-n。这种做法消除了跨纪元边界计算时间间隔时的数值不连续性,但也要求将年份编号规则与具体使用的历法区分开来。(aa.usno.navy.mil)

“旧历”(O.S.)与“新历”(N.S.)既可用来区分儒略历与格里高利历日期,在英国历史文献中也可用来区分以3月25日为岁首的年份与以1月1日为岁首的年份。这两种转变是各自独立的。乔治·华盛顿的出生日期同时体现了这两点:在弗吉尼亚州当时的记录中,依据儒略历以及3月25日为法岁首的规定,其出生日期为1731年2月11日。若写作1731/32年2月11日,这种双年份写法既保留了儒略历的月和日,又指明该年份在3月岁首规则下为1731年,在1月岁首规则下为1732年。若完全转换为格里高利历,则为1732年2月22日。因此,斜杠并不一定代表存疑或存在两个可能的出生年份,它也可以用来表示对同一天适用的两种不同岁首起算规则。(en.wikipedia.org)

历法转换还需要依据日期确定相应的偏移量,而不是简单统一地加上10天、11天或13天。1582年格里高利历刚颁布时,比儒略历快10天。这一差距随后进一步拉大,因为1700年、1800年和1900年在儒略历中是闰年,但在格里高利历中则是平年,而两部历法均将1600年和2000年视作闰年。以格里高利历的分界来表述,截至1700年2月28日的偏移量为10天;1700年3月1日至1800年2月28日为11天;1800年3月1日至1900年2月28日为12天;1900年3月1日至2100年2月28日则为13天。因此,在世纪之交的2月前后进行日期转换时,必须先明确输入的原始日期属于哪一部历法。(en.wikipedia.org)

外推格里历将格里高利历的规则向前推算至1582年颁布之前。此类日期属于追溯性推算,并不代表当时的人们实际使用了格里高利历纪日。类似的区分也适用于1582年之后尚未推行该改革的地区:华盛顿的格里高利历出生日期指代的是历史上的同一天,但并未反映原始记录中采用的纪日规则。因此,保留文献原日期的历史抄本、仅将岁首规范化的整理本,以及将所有日期全部转换为格里高利历的年代记,可能会对同一事件给出写法各异的日期表述。历法、纪元以及岁首规则,各自决定了这套历史解读体系的一部分。(en.wikipedia.org)

日期表示、转换与计算

ISO 8601 采用“年-月-日”的顺序表示公历日期:例如 2024-02-29 明确指代 2024 年 2 月 29 日。仅凭日历日期并不能确定一个具体时刻:它既不包含钟表时间,也不包含与时间标准的对应关系。2002 年 7 月发布的 RFC 3339 为互联网时间戳定义了一个遵循 ISO 8601 的规范格式。其日期时间语法结合了完整日期、时间和相对于协调世界时(UTC)的偏移量。因此,2024-02-29T15:30:00+02:00 与 2024-02-29T13:30:00Z 指的是同一个瞬间;Z 代表 UTC,而 +02:00 表示显示的当地时间比 UTC 快两小时。(iso.org)

不同历法之间的转换通常使用连续的日数计数作为中间表示:先将源日期转换为天数编号,再应用目标历法的反向计算。天文学上的儒略日(JD)从推算儒略历公元前 4713 年 1 月 1 日正午起算连续的日数和小数部分。尽管名为“儒略日”,但它并不是用儒略历的年、月、日表示的日期。它的整数值出现在正午而非午夜:UT1 时间 1970 年 1 月 1 日 00:00 对应 JD 2440587.5,而正午则为 JD 2440588.0。在历法转换中,儒略日数(JDN)用对应正午的整数来标识整个日历日;对于以 UT1 计算的日期,其公式为 ⌊JD+0.5⌋\lfloor JD+0.5\rfloor。因此,必须将天文学的正午分界与民用的午夜分界区分开来。(aa.usno.navy.mil)

将日期转换为日数编号的算法利用整数除法来累加整年、闰日、月份和剩余天数。霍华德·F·弗利格尔(Howard F. Fliegel)与托马斯·C·范弗兰德恩(Thomas C. van Flandern)于 1968 年发表了紧凑的转换算法;美国海军天文台复现了他们的 Fortran 方法,用于产生正儒略日的公历日期转换。该天文台给出的另一种较短的转换公式仅适用于 1801 年至 2099 年,不能通用替代。一旦获得儒略日数 JJ,便可通过模运算计算出星期:

w=(J+1) mod 7,w=(J+1)\bmod 7,

其中星期日记为 0,星期六记为 6。例如,J=2440588J=2440588 算得 w=4w=4,即星期四。各具体实现必须严格遵循指定的除法语义:向零截断与向下取整在操作数为负数时结果不同,因此在不同编程语言之间迁移算法可能会改变其计算结果。(aa.usno.navy.mil)

语法有效并不保证日期有效。月份字段在 01 到 12 之间且日期字段在 01 到 31 之间,仍可能出现如 4 月 31 日这种不存在的组合。2 月 29 日则还需要通过完整的公历闰年检验:1900 年和 2100 年不符合,而 2000 年符合。(rfc-editor.org) 对历史日期的诠释也带来了不同的实现选择。Java 的 GregorianCalendar 采用儒略历与公历混合的模型,默认切换日期为 1582 年 10 月 15 日,且可由调用方配置。相比之下,Java 的 LocalDate 则在其支持的全部范围内一律应用推算公历规则。因此,不同软件在处理早期历史日期时出现分歧,往往是因为历法模型不同,而非计算有误;这两种默认机制都无法自动契合每个国家或地区历史上的实际做法。(docs.oracle.com)

闰日和闰秒属于不同的规则系统。2 月 29 日改变的是日历年的长度;正闰秒则是向 UTC 增加一秒,在 RFC 3339 中可以在对应时刻以秒字段为 60 的形式出现。时区偏移和夏令时转换同样不会改变公历的闰年周期。它们决定的是某个瞬间在本地的显示方式:时区偏移的变化可能导致时钟读数跳过或重复,而同一个瞬间在不同的地方可能对应不同的本地日历日期。明确的数字偏移量表明了时间戳与 UTC 的关系,但其本身并不包含某个地区历史或未来的夏令时规则。(rfc-editor.org)

替代或规范历法的提案

历法改革者主要针对格里历纪日的三个编排特征提出改革:各月长度不均、各季度天数不一,以及特定日期所对应的星期并不固定。格里历的四个季度分别包含 90 或 91、91、92 和 92 天;按月统计的商业业绩对比也常常受到工作日天数不同的影响。由于平年包含 52 周零 1 天,闰年包含 52 周零 2 天,每年日期与星期的对应关系都会发生偏移。“永久历”(perennial calendar)提案旨在使这种对应关系每年完全相同地重复,其目的在于简化循环日程安排和统计对比,而非提高与回归年的天文吻合度。(en.wikipedia.org)

摩西·B·科茨沃思(Moses B. Cotsworth)于 1902 年提出的国际固定历将一年划分为 13 个月,每月 28 天。每个月正好包含四周,均始于星期日,止于星期六。多出来的一个月名为“日历月”(Sol),置于六月和七月之间。这 13 个月共计 13×28=36413 \times 28 = 364 天;十二月后附加一个“年日”(Year Day),在闰年则在六月后增设一个“闰日”(Leap Day)。这两个附加日均不计入七天一周的星期循环。该方案保留了格里历的置闰规则,因此其平均年长与格里历完全相同。它实现了各月天数的均等,但由于 13 不能被 4 整除,因而无法将一年划分为包含整数个月份且均等的四个季度。(en.wikipedia.org)

由伊丽莎白·阿切利斯(Elisabeth Achelis)通过其于 1930 年创立的世界历法协会所推广的世界历则保留了 12 个月。每个季度包含 91 天,按 31 天、30 天和 30 天划分为三个月:一月、四月、七月和十月为 31 天的月份。每个季度均始于星期日并止于星期六,使得各个季度在长度与星期排布上完全一致。年终在 12 月 30 日之后增设一个“世界日”(Worldsday),闰年在 6 月 30 日之后另增设一个“闰年日”(Leapyear Day);二者同样独立于星期循环之外。与科茨沃思的等长月份体系不同,该设计在保留熟悉的 12 个月划分的同时,优先保证了包含 13 周的各季度等长。(en.wikipedia.org)

将特定日期排除在星期循环之外,招致了有据可查的宗教反对。仅仅将附加日定为公休日并不会中断连续的星期循环,但不赋予其星期名称则会打断这一连续性。例如在世界历中,12 月 30 日(星期六)之后是世界日,随后才是 1 月 1 日(星期日)。因此,跨越这一交界期的前后两个官方指定的星期六之间实际上相隔了 8 天。对于恪守不间断的七天安息日周期的信徒而言,他们的礼拜日将会随着推行的民用历星期名称而发生漂移。犹太教和基督复临安息日会等组织均反对这一安排。1955 年 3 月,美国以宗教反对意见以及缺乏广泛公众支持为由,向联合国表示不赞成推行历法改革。(en.wikipedia.org)

行政管理上的规范化与改变置闰规则中体现的天文近似值是截然不同的两件事。约翰·赫歇尔在 19 世纪提出将能被 4000 整除的年份定为平年,该提案每 4000 年减少一个闰日,将平均年长从 365.2425 天缩减为 365.24225 天,但并未均衡月份长度或固定日期与星期的对应关系。这一例外规则并不是格里历法则的一部分:根据现行运算法则,公元 4000 年仍为闰年。无论是这种天文修约方案,还是均分月份与均分季度的替代方案,都未能撼动格里历作为国际通用民用历法的地位。(deadseaquake.info)

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