為什麼一天有24小時,不多不少?為什麼不是23或25呢?

我們都知道時鐘走一圈有12個數字,當時針走完兩圈就代表是24小時過去了,是新一天的開始。然而,你又是否想過為什麼是24而不是23或25,又或者不乾脆用10呢?

現代科學裡,時間的國際單位(SIunit)是秒。1秒的長度有精確定義:銫-133(cesium-133)原子基態的超精細結構(hyperfinestructure),當進行量子躍遷時釋放的電磁輻射頻率的9,192,631,770個週期的時間長度。

秒是七個物理基礎單位之一

一天24小時可能源自古埃及文明。古埃及的人在一年之間變化的夜空中發現了24顆明亮的星,剛好能夠把整晚分成24等份。由於埃及接近赤道,黑夜長度大約是12個小時,但不要以為一晚只能看見12顆星!由於星星會東昇西落因此在埃及的一年中任何時刻,都能看見18顆星(剩下的6顆位置接近太陽因而看不見)。而且,頭尾各3顆星都出現在日出或日落時候,需能看見但因太陽光的關係而很難看見,因此真正容易看見的只有黑夜中的12顆星。所以,他們把夜間劃分成12等份(注意不是11,只要12顆星放於每份的中央即可),亦按照此習慣把日間分為12個等份。

不過在日間看不見星星,古埃及人如何得知時間

?原來,他們會在日間使用一種稱為日晷(sundial)的儀器(這個觀測日影記時的儀器我們音更改還是比較熟悉的)。

日晷

這是一種把一個“人”字型垂直放在一個圓盤上的儀器,太陽光照射下來,便會在圓盤上投射出陰影,陰影指的數字就是日間的時間。在晚間,除了使用12顆星之外,也有一種比較可靠的計時方法,就是利用放在特製水桶中的水位高度來顯示出夜間的12等份。

早晚各分為12等份亦有可能來自另一個原因。古埃及人採用的是12進位制而非現在我們所使用的10進位制。有些歷史研究指出,他們可能習慣用拇指數數目,而其他4隻手指各有3節,因此就等於12了。因此,一天24等份剛好等於兩隻手除了拇指之外的指節數目,所以這亦可能是他們採用24這個數字的原因。

不過在未來,一天可能會有25小時,甚至更久呢!因為月球所引起的潮汐,海水會與地球摩擦,使地球的自轉速度減慢。大約每5萬年地球自轉就會減慢1秒。因此,在大約1億8千萬年以後,我們一天就能有25小時用了!同樣道理,在大約14億年前,地球的自轉比現在快多了,當時一天可是隻有18小時呢!原來,一天並不一定就是24小時的啊。

只不過,如果一天被分為24等份,為什麼1小時和1分鐘卻被分成60等份?這就與古巴比倫人使用60進位制有關。對古巴比倫人來說,60是個非常方便的數字,因為它能夠被非常多日常需要用到的數目字除盡:1、2、3、4、5、6、10、12、15、20、30。這對於表達一個數字的分數很有用。

這個習慣被流傳到古希臘。事實上,小時和分鐘被分為60等份的做法,與西方科學和數學之中把角度分為360等份有關。測量地球周長的古希臘科學家埃拉托色尼(Eratosthenes)首先把一個圓形分成60等分。之後希帕克(Hipparchus)把這定義推廣為360等份。最後,為了量度比1度更小的角度,古希臘人把1度再分為60角分、1角分再分為60角秒。

角分的拉丁文是partesminutaeprimae,意即“第一分割”,英文譯作firstminute,漸漸簡稱成minute,即我們說的角分或分鐘。角秒的拉丁文partesminutaesecundae,意思就是“第二分割”,即是secondminute,之後就簡稱second,即我們說的角秒或秒。不過直到16世紀末發明機械時鐘之前,普羅大眾基本上都不使用分鐘和秒鐘。

總結來說,“從上而下”把1天分為24小時,是古代天文學和度量衡傳統而來。“從下而上”由定義1秒到60秒為1分鐘、60分鐘為1小時,再反過來把1天時間的長度定義為24x60x60=86,400秒,則是現代科學的做法。

注:可參考國際度量衡局(BIPM)對秒的定義

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