מחזורי השמים סייעו כדי ליצור יחידות זמן לאורך ההיסטוריה האנושית. לוח שנה מסמל שנה שמשית – הזמן שנדרש לכדור הארץ לחזור לאותו המיקום במסלולו סביב השמש. החלוקה הטבעית של הזמן היא היום – הזמן שנדרש עבור השמש לחזור לרום השמים, או לחצות את המרידיאן. מדידות מדויקות מודרניות מראות כי:
שנה שמשית = 365.242199 ימים
שימו לב למספר הגדול של הספרות המשמעותיות. אנו יודעים את משך זמן ההקפה של כדור הארץ סביב השמש עם דיוק של יותר משנייה!
באדיבות pixabay
גם הירח מסייע לנו לקבוע את הזמן. המדידות הטובות ביותר מראות כי
חודש ירחי = 29.53059 ימים
זהו הזמן בין שני מופעי ירח הנמצאים באותו שלב, המכונה גם חודש שמשי. אנחנו לא צריכים להיות מופתעים שמספרים אלה אינם שלמים. היה זה מקרי לחלוטין עבור שלושה גופים הנעים בחלל שמחזור הירח ימשך מספר שלם של סיבובי כדור הארץ, או שמסלול כדור הארץ סביב השמש ימשך כמספר מדויק של סיבובי כדור הארץ. גם השנה השמשית אינה מספר שלם של חודשי ירח
(12.37 = 29.53 / 365.24) כך שלפי חודשי הירח לא ניתן לעקוב אחר העונות.
לבבלים היו לוח שנה מדויק מאוד של 365.26 ימים. מספר זה מופע עם חמש ספרות משמעותיות והוא שונה רק כדי 30 דקות בלבד מן המספר האסטרונומי האמיתי (בדוק את הרעיון של דיוק באמצעות ספרות משמעותיות). לרוע המזל, ירשנו את היומן שלנו מהרומאים, שאיבדו את הידע הבבלי של לוח השנה. בלוח השנה שלנו יש כמה מאפיינים יוצאי דופן מאוד.
הלוח הרומי המוקדם ביותר, מן המאה ה -7 לפנה"ס, היה בן 304 ימים בלבד, והחל באמצע מרץ. זה היה כאשר השלגים נמסו במידה מספקת כדי שהחיילים הרומאים יוכלו לצאת למסעות כיבוש. החודש הראשון היה מארץ', על שם מאדים אלוהי המלחמה. זו גם הסיבה כי ארבעת החודשים האחרונים של השנה – ספטמבר, אוקטובר, נובמבר, דצמבר – נלקחים מן הלטינית עבור 7, 8, 9, ו 10. לוח השנה המקורי שלנו מנה רק עשרה חודשים! החודשים הראשונים של השנה נקראו על שמות אלים רומיים פופולריים. עד המאה ה -6 לפנה"ס, נוספו שני חודשים מוקדמים כך שמספר הימים בשנה עלה ל- 354 ימים. ניתן לראות כי לאחר 3 שנים בלבד לוח שנה זה שגא ב- (365.24 – 354) × 3 = 34 ימים או מעל חודש בהשוואה עונות השנה. מצב הגורם ללוח שנה זה להשאר במצב עלוב מאוד.
באדיבות pixabay
בשיאה השל האימפריה הרומית, ערך יוליוס קיסר רפורמה בלוח השנה. הוא הוסיף ימים לכל החודשים כדי שלוח השנה ימנה 365 ימים, ונוספה שנה מעוברת כל ארבע שנים כדי שמספר הימים הממוצע בשנה יהיה 365.25 ימים. החודשים היו לסירוגין 30 או 31 ימים, למעט פברואר, אשר בו פחות ימים. הרומאים הירבו באמונות טפלות ופברואר נבחר חודש בעל "מזל רע"; אף רומאי לא היה יוצא לטיול או מתבדר בחודש זה. הקיסר נטל את החודש הבא חסר שם לעצמו. מאז הופיע חודש יולי, לכבודו של יוליוס. הקיסר אוגוסטוס הלך בעקבות הקיסר, והאגו שלו הוביל אותו לקרוא לחודש הבא על שמו. מאז קיים אוגוסט, אחרי אוגוסטוס. אך נוצרה בעיה, ברצף החודש החודש שלו היה קצר יותר מהחודש שך הקיסר, לכן הוא הוסיף באופן שרירותי יום לחודש אוגוסט. כדי לשמור על אותו סכום ימים בשנה, היה צורך להחסיר יום אחד מהחודשים האחרים.
לוח השנה של היוליני היה מדויק למדי. חסרו בו רק (365.25 – 365.24) = 0.01 ימים בשנה. שגיאה זו היא שגיאה שיטתית – תמיד באותו כיוון – בניגוד לשגיאת מדידה אקראית. כתוצאה מכך, השגיאה הזעירה הזאת נצברה בהתמדה עם חלוף מאות השנים, ועד המאה ה -16 הצטברה טעות של עשרה ימים בלוח השנה. ב- 1582 הוציא האפיפיור גרגוריוס צו המזיז קדימה את התאריך בעשרה ימים . הוא הוסיף גם את הכלל הנוסף שהשנים המעוברות הן כל 4 שנים בתנאי שאינן מתחלות ב-100, אך כלל זה אינו קיים אם השנה מתחלקת ב- 400 – במילים אחרות, 1900 היתה שנה מעוברת, אך שנת 2000 לא. על ידי טריק קטן זה, ללוח השנה הגרגוריאני יש בממוצע שנה שאורכה 365.2422 ימים. זוהי שגיאה קטנה שגודלה פחות מאלפית היום בהשוואה לשנה השמשית, כך שיחלפו עוד אלפי שנים לפני שיהיה צורך לעדכן את לוח השנה הגרגוריאני. מעניין כי ארצות הברית ואנגליה המתינו עוד 180 שנה כדי לבצע את המעבר, הפגנת עצמאות בעיקר על ידי פרוטסטנטים שהתנגדו "לכפייה" של לוח השנה הקתולי.
הדת מבחינה בין ללוח השנה השמש לירחי. הכתבים המקראיים התנהלו לפי השנה הירחית, חג הנוצרי הגדול – חג הפסחא קשור ללוח השנה הירחי, ולכן לא תמיד הוא מתרחש ביום ראשון. הכנסייה האורתודוקסית המזרחית התפצלה מהכנסייה הקתולית בעניין זה בשנת 325 לספירה. גם בלוח השנה היהודי נוהג לפי הירח. כל המדינות האסלאמיות עוקבות אחרי לוח שנה ירחי. שינויים עונתיים במזרח התיכון אינם כה בולטים, ולכן אין נטיה לאמץ את לוח השנה השמשי. כמו כן, החקלאות בתרבויות המזרח התיכון הגדולות נשלטת, בדרך כלל, על ידי השקיה מהנהרות הגדולים, והיא פחות רגישה לשינויים עונתיים. לחלק גדול ממדינות האיסלאם יש דגל המכיל סהר. זהו סימן לחשיבותו, פסטיבלים וחגים תלויים בתצפיות של מולד הירח.
לוח שנה ירחי משתנה במהירות רבה ביחס ללוח השמשי. שנים עשר חודשי ירח נותנים שנה (12 × 29.53) = 354 ימים. חגים איסלאמיים כמו הרמדאן ועלייה לרגל למכה, מתרחשים מדי שנה מוקדם ב- 11 ימים. כל 365/11 = 33 שנים המועדים בלוח השנה המוסלמי עוברים דרך מחזור שלם של עונות השנה. הבדל פשוט אך בעל משמעות עמוקה בלוח השנה הוא אולי סיבה אחת לקשוי של תרבויות ערביות ומערבות לתקשר.