在儒略曆中每隔四年在2月份就會多出一天，也就是2月29日，這一天也被稱為閏日，而這一年就是閏年。有關閏日的歷史起源和說法都非常有趣，但之所以會有閏日，是因為地日系統的物理機制。

地球在繞軸旋轉的同時也繞著太陽公轉。地球的自轉導致了日出、日落、月出、月落、科里奧利效應（我們常說的南半球順時針漩渦和北半球逆時針漩渦）以及夜空中所有星星繞兩極旋轉。另一方面，公轉決定了地球季節的變化，例如：當你所處的半球遠離太陽時，就是寒風刺骨的冬天，白天時間最短；當你所處的半球朝向太陽時，就是夏天，白天時間最長。

而且我們還知道，由於地球的自轉，一天是24小時，而公轉一年是365天（閏年是366天）。那麼多出來的這一天到底是怎麼來的？其實地球的自轉和公轉要比我們想象的複雜得多。

上圖可以看到地球自轉一週不需用24小時，更精確地說是23小時56分4.09秒，地球就能從起始點轉一圈然後回到起始點，但是由於地球在繞日軌道上的公轉，每天會挪小於1°的位置，為了時第二天的同一時間太陽還出現在我們頭頂，地球就需要多自轉額外的角度，因此將24小時定為一天的時間。

如果我們堅持使用23:56:04.09這個數字作為我們的一整天，也沒啥大事！就是太陽不會準時的出現在天空中的同一位置，假現在天的太陽在12點準時到了頭頂，那麼明天的太陽到頭頂就會推遲3分56秒，如此下去誤差會持續累積，總有一天你看時間的時候，明明應該是晚上了，但太陽還在天空，依然是白天！為了修正地球繞太陽的公轉，我們需要額外的3分56秒來正確定位太陽，讓太陽準時出現在天空的同一位置。這就是一天24小時的來歷，但是一年呢？

天文年和迴歸年之間的區別

我們認為的一年是地球繞太陽公轉一圈的時間，從起始點再回到起始點，這在天文學上確實是地球完成了一次公轉，我們稱為恆星年或者天文年，但是我們要記住，這不是地球上一年的定義。而是地球在公轉軌道上今年的春分點到來年的春分點所經歷的時間，我們稱為一年，採用的是迴歸年或者稱為太陽年，這是啥意思呢？

我們在地球上會根據季節來標記日曆，也就是說從冬至點到來年的冬至點就是一年！在我們北半球的冬至點，地球的北極會最大限度地遠離太陽，而太陽此時正在直射南迴歸線，然後太陽慢慢的向赤道方向移動，等直射赤道的時候，就是我們北半球的春分點，然後太陽一路北上，等直射北迴歸線的時候就是我們北半球的夏至點，接著太陽又會回到赤道，預示著北半球到了秋分點，等太陽再次直射南迴歸線的時候，我們北半球又進入了冬至點，這就是一年！這種測量年份的方法，就是迴歸年。

而回歸年比天文方法測量的年份也就是地球公轉一週的時間要短一點。為什麼會這樣呢？

地軸的進動導致了迴歸年比天文年短了約20分鐘

因為地球的地軸在持續緩慢的進動，地軸發生變化，那麼黃道面也會發生變化，黃道面的變化地球在軌道上的春分點也會發生變化，事實上地球只需繞太陽公轉不到360度就能完整度過一個迴歸年。差別很小，一個迴歸年是359.986度而不是360度，但這足以使迴歸年相對於恆星年（天文年）縮短20分鐘。這種差異也被稱為歲差。地軸進動一週的時間為26000年，因此我們認為的北極星也在發生改變。

為什麼會有閏日，格里高利曆對閏日的規定

將這三種效應自轉、公轉和歲差結合起來，我們計算出的迴歸年的平均長度為365.242193天，如果我們每年有365天，那麼每個世紀我們就會少24天將近一個月。如果每隔四年放一個閏年（多一天）會讓我們更接近真實的迴歸年，那麼平均一年就有365.25天，還是多出了那麼一點點。這種羅馬儒略曆的方式，我們使用了1600年之久！

儘管如此，這種微小的差異還是會累積，到了1582年，我們已經多放加了10天。由於這個原因，1582年的10月5日到10月14日這10天在義大利、波蘭、西班牙和葡萄牙從未存在過，其他國家也跳過了10天。

1582年3月1日，羅馬教皇格里高利頒發了改曆命令，內容是：

一、1582年10月4日後的一天是10月15日，而不是10月5日，但星期序號仍然連續計算：10月4日是星期四，第二天10月15日是星期五。這樣，就把從公元325年以來積累的老賬一筆勾銷了。

二、為避免以後再發生春分飄離的現象，改閏年方法為： 凡公元年數能被4整除的是閏年，但當公元年數後邊是帶兩個“0”的“世紀年”時，必須能被400整除的年才是閏年。

所以2000年是閏年，1900年不是，2100年也不會是，2400年就是閏年。

格里高利曆（公曆）的採用給我們帶來了一年365.2425天的日曆。與平均迴歸年365.242193天的實際數字相比，我們需要3200多年才能誤差一天，這種曆法已經相當準確了。

但是如果我們從長遠來考慮，還會出現一個問題，即地球的自轉速度正在改變，在時間足夠長，我們對“一天”的定義將會發生改變！現在我們知道有兩件事可以改變地球的自轉速度。

每次地球發生地震的時候，地球內部的品質都會重新排列，趨向於更加緊密的狀態，通過角動量守恆，這意味著地球的自轉速度會加快一點。另一方面，在太陽系有兩個天體對地球有著巨大的引力效應！

太陽和月球都對地球施加引力，而地球本身在自轉。如果地球只是空間中的一個質點，這就無關緊要了；地球會繞著太陽做橢圓軌道，月球會繞著地球這個質心公轉，什麼也不會改變。但是地球是一個球體，太陽和月亮對離它們較近的地球一側施加的引力比離它們較遠的那一側要大。

除了會產生潮汐以外，由於地球在自轉，會產生一種潮汐制動效應，也就是潮汐摩擦，這將導致地球的自轉速度減慢！這種減速雖小，但相當穩定，平均每年14微秒，比地震造成的加速效應要大得多。隨著地質年代的推移，這種變化也會持續累積！通過在土壤中留下的潮汐節律，我們就可以計算出地球自轉週期的變化。

6.2億年前的地球，我們發現當時的一天不到22個小時！如果我們把這種潮汐摩擦效應推回到地球最初形成的時期，45億年前，我們會發現那時的一天只有23,000秒或六個半小時！

地球在持續減速！在18個月左右的時間裡，我們會在時鐘上增加了1個閏秒。等到大約4萬年左右，一天就會延長56秒，這足以讓我們不再需要閏年；一年正好有365個地球日！

這就是閏日、閏年的來歷，讓地球的季節每一年在同一時期保持不變，但我們地球無時無刻都在發生著變化，無論多麼微小，我們以後也將不在需要潤日，也不再需要2月29日。