闰日之理，汝知否？汝解否？

图解：地球围绕太阳公转，其旋转轴如图所示。图源:维基共享用户Tau olunga发布到公共域。

2月29日这一天是十分难得的，它大约每四年出现一次。而2月29日。有关闰日的历史起源和市井传说都非常有趣，但“闰日”的发生其实是由于地球的物理机制。地球在绕地轴自转的同时，也绕着太阳公转。地球自转产生了日出、日落、月出、月落、科里奥利效应，以及夜空中所有星体围绕两极的旋转。另一方面，季节是由公转决定的。当你所在的半球向远离太阳的方向倾斜时，你所在的半球就进入冬季(白天最短)；当你所在的半球向靠近太阳的方向倾斜时，你所在的半球就进入夏季。

你也许知道，由于自转，一天是24小时，而由于公转，一年是365天(闰年是366天)。但事实并没有这么简单。

图源：RASC卡尔加里中心的拉里·麦克尼什（Larry McNish）

地球自转一周用时不到24小时，更精确地说，是23小时56分4.09秒。换句话说，我们所认为的一天并不是地球自转360度，它还需要再多旋转一点。即使地球自转了整整360度，但是在绕太阳公转的轨道上，我们只前进了一点点。如果我们坚持把23:56:04.09算作一天，那么一年中有半年，太阳在午夜时就出来了。为了解决地球的公转问题，我们需要这额外的3分56秒来进行正确的定位。这就是一天，那一年呢？公转，也就是地球绕太阳一圈回到原来的位置，是一个有趣的天文现象，但这对定义地球上的一年意义并不大。

如果你在地球上生活，为了让地球能在相同的季节回到公转轨道的相同位置上，你就会想要根据季节在日历上做记录，就会需要地球运行的每一个位置与它一个公转周期前所在的位置是相同的。我们可以利用从冬至到冬至的时间，或者利用公转轨道上的任何其他点来做达到以上目的。冬至时，地球的北极(对我来说)最大限度地远离太阳。用这种方法测量的年份，即所谓的“热带年”，比我们用天文方法测量出来的年份要短一点。

图源：维基共享的Greg Benson。