Thuật toán tính âm lịch

[If you cannot read Vietnamese: Old version in English]

Quy luật của âm lịch Việt Nam

1. Ngày đầu tiên của tháng âm lịch là ngày chứa điểm Sóc
2. Một năm bình thường có 12 tháng âm lịch, một năm nhuận có 13 tháng âm lịch
3. Đông chí luôn rơi vào tháng 11 âm lịch
4. Trong một năm nhuận, nếu có 1 tháng không có Trung khí thì tháng đó là tháng nhuận. Nếu nhiều tháng trong năm nhuận đều không có Trung khí thì chỉ tháng đầu tiên sau Đông chí là tháng nhuận
5. Việc tính toán dựa trên kinh tuyến 105° đông.

Sóc là thời điểm hội diện, đó là khi trái đất, mặt trăng và mặt trời nằm trên một đường thẳng và mặt trăng nằm giữa trái đất và mặt trời. (Như thế góc giữa mặt trăng và mặt trời bằng 0 độ). Gọi là "hội diện" vì mặt trăng và mặt trời ở cùng một hướng đối với trái đất. Chu kỳ của điểm Sóc là khoảng 29,5 ngày. Ngày chứa điểm Sóc được gọi là ngày Sóc, và đó là ngày bắt đầu tháng âm lịch.

Trung khí là các điểm chia đường hoàng đạo thành 12 phần bằng nhau. Trong đó, bốn Trung khí giữa bốn mùa là đặc biệt nhất: Xuân phân (khoảng 20/3), Hạ chí (khoảng 22/6), Thu phân (khoảng 23/9) và Đông chí (khoảng 22/12).

Bởi vì dựa trên cả mặt trời và mặt trăng nên lịch Việt Nam không phải là thuần âm lịch mà là âm-dương-lịch. Theo các nguyên tắc trên, để tính ngày tháng âm lịch cho một năm bất kỳ trước hết chúng ta cần xác định những ngày nào trong năm chứa các thời điểm Sóc (New moon) . Một khi bạn đã tính được ngày Sóc, bạn đã biết được ngày bắt đầu và kết thúc của một tháng âm lịch: ngày mùng một của tháng âm lịch là ngày chứa điểm sóc. Sau khi đã biết ngày bắt đầu/kết thúc các tháng âm lịch, ta tính xem các Trung khí (Major solar term) rơi vào tháng nào để từ đó xác định tên các tháng và tìm tháng nhuận.

Đông chí luôn rơi vào tháng 11 của năm âm lịch. Bởi vậy chúng ta cần tính 2 điểm sóc: Sóc A ngay trước ngày Đông chí thứ nhất và Sóc B ngay trước ngày Đông chí thứ hai. Nếu khoảng cách giữa A và B là dưới 365 ngày thì năm âm lịch có 12 tháng, và những tháng đó có tên là: tháng 11, tháng 12, tháng 1, tháng 2, …, tháng 10. Ngược lại, nếu khoảng cách giữa hai sóc A và B là trên 365 ngày thì năm âm lịch này là năm nhuận, và chúng ta cần tìm xem đâu là tháng nhuận. Để làm việc này ta xem xét tất cả các tháng giữa A và B, tháng đầu tiên không chứa Trung khí sau ngày Đông chí thứ nhất là tháng nhuận. Tháng đó sẽ được mang tên của tháng trước nó kèm chữ "nhuận".

Khi tính ngày Sóc và ngày chứa Trung khí bạn cần lưu ý xem xét chính xác múi giờ. Đây là lý do tại sao có một vài điểm khác nhau giữa lịch Việt Nam và lịch Trung Quốc.Ví dụ, nếu bạn biết thời điểm hội diện là vào lúc yyyy-02-18 16:24:45 GMT thì ngày Sóc của lịch Việt Nam là 18 tháng 2, bởi vì 16:24:45 GMT là 23:24:45 cùng ngày, giờ Hà nội (GMT+7, kinh tuyến 105° đông). Tuy nhiên theo giờ Bắc Kinh (GMT+8, kinh tuyến 120° đông) thì Sóc là lúc 00:24:45 ngày yyyy-02-19, do đó tháng âm lịch của Trung Quốc lại bắt đầu ngày yyyy-02-19, chậm hơn lịch Việt Nam 1 ngày.

Ví dụ 1: Âm lịch năm 1984

• Sóc A (ngay trước Đông chí năm 1983) rơi vào ngày 4/12/1983, Sóc B (ngay trước Đông chí năm 1984) vào ngày 23/11/1984.
• Giữa A và B là khoảng 355 ngày, như thế năm âm lịch 1984 là năm thường. Tháng 11 âm lịch của năm trước kéo dài từ 4/12/1983 đến 2/01/1984, tháng 12 âm từ 3/1/1984 đến 1/2/1984, tháng Giêng từ 2/2/1984 đến 1/3/1984 v.v.

Ví dụ 2: Âm lịch năm 2004

• Sóc A - điểm sóc cuối cùng trước Đông chí 2003 - rơi vào ngày 23/11/2003. Sóc B (ngay trước Đông chí năm 2004) rơi vào ngày 12/12/2004.
• Giữa 2 ngày này là khoảng 385 ngày, như vậy năm âm lịch 2004 là năm nhuận. Tháng 11 âm của năm 2003 bắt đầu vào ngày chứa Sóc A, tức ngày 23/11/2003.
• Tháng âm lịch đầu tiên sau đó mà không chứa Trung khí là tháng từ 21/3/2004 đến 18/4/2004 (Xuân phân rơi vào 20/3/2004, còn Cốc vũ là 19/4/2004). Như thế tháng ấy là tháng nhuận.
• Từ 23/11/2003 đến 21/3/2004 là khoảng 120 ngày, tức 4 tháng âm lịch: tháng 11, 12, 1 và 2. Như vậy năm 2004 có tháng 2 nhuận.

Thuật toán chuyển đổi giữa ngày dương và âm

Dùng các công thức sau ta có thể chuyển đổi giữa ngày/tháng/năm và số ngày Julius. Phép chia ở 2 công thức sau được hiểu là chia số nguyên, bỏ phần dư: 23/4=5.

Đổi ngày dd/mm/yyyy ra số ngày Julius jd

a = (14 - mm) / 12
y = yy+4800-a
m = mm+12*a-3

Lịch Gregory:

jd = dd + (153*m+2)/5 + 365*y + y/4 - y/100 + y/400 - 32045

Lịch Julius:

jd = dd + (153*m+2)/5 + 365*y + y/4 - 32083

Đổi số ngày Julius jd ra ngày dd/mm/yyyy

Lịch Gregory (jd lớn hơn 2299160):

a = jd + 32044;
b = (4*a+3)/146097;
c = a - (b*146097)/4;

Lịch Julius:

b = 0;
c = jd + 32082;

Công thức cho cả 2 loại lịch:

d = (4*c+3)/1461;
e = c - (1461*d)/4;
m = (5*e+2)/153;
dd = e - (153*m+2)/5 + 1;
mm = m + 3 - 12*(m/10);
yy = b*100 + d - 4800 + m/10;

Các phép chuyển đổi giữa ngày tháng và số ngày Julius có thể được thực hiện với mã JavaScript như sau:

function jdFromDate(dd, mm, yy)

var a, y, m, jd;
a = INT((14 - mm) / 12);
y = yy+4800-a;
m = mm+12*a-3;
jd = dd + INT((153*m+2)/5) + 365*y + INT(y/4) - INT(y/100) + INT(y/400) - 32045;
if (jd < 2299161) {
	jd = dd + INT((153*m+2)/5) + 365*y + INT(y/4) - 32083;
}
return jd;

function jdToDate(jd)

var a, b, c, d, e, m, day, month, year;
if (jd > 2299160) { // After 5/10/1582, Gregorian calendar
	a = jd + 32044;
	b = INT((4*a+3)/146097);
	c = a - INT((b*146097)/4);
} else {
	b = 0;
	c = jd + 32082;
}
d = INT((4*c+3)/1461);
e = c - INT((1461*d)/4);
m = INT((5*e+2)/153);
day = e - INT((153*m+2)/5) + 1;
month = m + 3 - 12*INT(m/10);
year = b*100 + d - 4800 + INT(m/10);
return new Array(day, month, year);

Tính ngày Sóc

Thuật toán sau tính ngày Sóc thứ k kể từ điểm Sóc ngày 1/1/1900. Kết quả trả về là số ngày Julius của ngày Sóc cần tìm.

function getNewMoonDay(k, timeZone)

var T, T2, T3, dr, Jd1, M, Mpr, F, C1, deltat, JdNew;
T = k/1236.85; // Time in Julian centuries from 1900 January 0.5
T2 = T * T;
T3 = T2 * T;
dr = PI/180;
Jd1 = 2415020.75933 + 29.53058868*k + 0.0001178*T2 - 0.000000155*T3;
Jd1 = Jd1 + 0.00033*Math.sin((166.56 + 132.87*T - 0.009173*T2)*dr); // Mean new moon
M = 359.2242 + 29.10535608*k - 0.0000333*T2 - 0.00000347*T3; // Sun's mean anomaly
Mpr = 306.0253 + 385.81691806*k + 0.0107306*T2 + 0.00001236*T3; // Moon's mean anomaly
F = 21.2964 + 390.67050646*k - 0.0016528*T2 - 0.00000239*T3; // Moon's argument of latitude
C1=(0.1734 - 0.000393*T)*Math.sin(M*dr) + 0.0021*Math.sin(2*dr*M);
C1 = C1 - 0.4068*Math.sin(Mpr*dr) + 0.0161*Math.sin(dr*2*Mpr);
C1 = C1 - 0.0004*Math.sin(dr*3*Mpr);
C1 = C1 + 0.0104*Math.sin(dr*2*F) - 0.0051*Math.sin(dr*(M+Mpr));
C1 = C1 - 0.0074*Math.sin(dr*(M-Mpr)) + 0.0004*Math.sin(dr*(2*F+M));
C1 = C1 - 0.0004*Math.sin(dr*(2*F-M)) - 0.0006*Math.sin(dr*(2*F+Mpr));
C1 = C1 + 0.0010*Math.sin(dr*(2*F-Mpr)) + 0.0005*Math.sin(dr*(2*Mpr+M));
if (T < -11) {
	deltat= 0.001 + 0.000839*T + 0.0002261*T2 - 0.00000845*T3 - 0.000000081*T*T3;
} else {
	deltat= -0.000278 + 0.000265*T + 0.000262*T2;
};
JdNew = Jd1 + C1 - deltat;
return INT(JdNew + 0.5 + timeZone/24)

Tính tọa độ mặt trời

function getSunLongitude(jdn, timeZone)

var T, T2, dr, M, L0, DL, L;
T = (jdn - 2451545.5 - timeZone/24) / 36525; // Time in Julian centuries from 2000-01-01 12:00:00 GMT
T2 = T*T;
dr = PI/180; // degree to radian
M = 357.52910 + 35999.05030*T - 0.0001559*T2 - 0.00000048*T*T2; // mean anomaly, degree
L0 = 280.46645 + 36000.76983*T + 0.0003032*T2; // mean longitude, degree
DL = (1.914600 - 0.004817*T - 0.000014*T2)*Math.sin(dr*M);
DL = DL + (0.019993 - 0.000101*T)*Math.sin(dr*2*M) + 0.000290*Math.sin(dr*3*M);
L = L0 + DL; // true longitude, degree
L = L*dr;
L = L - PI*2*(INT(L/(PI*2))); // Normalize to (0, 2*PI)
return INT(L / PI * 6)

Tìm ngày bắt đầu tháng 11 âm lịch

function getLunarMonth11(yy, timeZone)

var k, off, nm, sunLong;
off = jdFromDate(31, 12, yy) - 2415021;
k = INT(off / 29.530588853);
nm = getNewMoonDay(k, timeZone);
sunLong = getSunLongitude(nm, timeZone); // sun longitude at local midnight
if (sunLong >= 9) {
	nm = getNewMoonDay(k-1, timeZone);
}
return nm;

Xác định tháng nhuận

function getLeapMonthOffset(a11, timeZone)

var k, last, arc, i;
k = INT((a11 - 2415021.076998695) / 29.530588853 + 0.5);
last = 0;
i = 1; // We start with the month following lunar month 11
arc = getSunLongitude(getNewMoonDay(k+i, timeZone), timeZone);
do {
	last = arc;
	i++;
	arc = getSunLongitude(getNewMoonDay(k+i, timeZone), timeZone);
} while (arc != last && i < 14);
return i-1;

Đổi ngày dương dd/mm/yyyy ra ngày âm

function convertSolar2Lunar(dd, mm, yy, timeZone)

var k, dayNumber, monthStart, a11, b11, lunarDay, lunarMonth, lunarYear, lunarLeap;
dayNumber = jdFromDate(dd, mm, yy);
k = INT((dayNumber - 2415021.076998695) / 29.530588853);
monthStart = getNewMoonDay(k+1, timeZone);
if (monthStart > dayNumber) {
	monthStart = getNewMoonDay(k, timeZone);
}
a11 = getLunarMonth11(yy, timeZone);
b11 = a11;
if (a11 >= monthStart) {
	lunarYear = yy;
	a11 = getLunarMonth11(yy-1, timeZone);
} else {
	lunarYear = yy+1;
	b11 = getLunarMonth11(yy+1, timeZone);
}
lunarDay = dayNumber-monthStart+1;
diff = INT((monthStart - a11)/29);
lunarLeap = 0;
lunarMonth = diff+11;
if (b11 - a11 > 365) {
	leapMonthDiff = getLeapMonthOffset(a11, timeZone);
	if (diff >= leapMonthDiff) {
		lunarMonth = diff + 10;
		if (diff == leapMonthDiff) {
			lunarLeap = 1;
		}
	}
}
if (lunarMonth > 12) {
	lunarMonth = lunarMonth - 12;
}
if (lunarMonth >= 11 && diff < 4) {
	lunarYear -= 1;
}

Đổi âm lịch ra dương lịch

function convertLunar2Solar(lunarDay, lunarMonth, lunarYear, lunarLeap, timeZone)

var k, a11, b11, off, leapOff, leapMonth, monthStart;
if (lunarMonth < 11) {
	a11 = getLunarMonth11(lunarYear-1, timeZone);
	b11 = getLunarMonth11(lunarYear, timeZone);
} else {
	a11 = getLunarMonth11(lunarYear, timeZone);
	b11 = getLunarMonth11(lunarYear+1, timeZone);
}
off = lunarMonth - 11;
if (off < 0) {
	off += 12;
}
if (b11 - a11 > 365) {
	leapOff = getLeapMonthOffset(a11, timeZone);
	leapMonth = leapOff - 2;
	if (leapMonth < 0) {
		leapMonth += 12;
	}
	if (lunarLeap != 0 && lunarMonth != leapMonth) {
		return new Array(0, 0, 0);
	} else if (lunarLeap != 0 || off >= leapOff) {
		off += 1;
	}
}
k = INT(0.5 + (a11 - 2415021.076998695) / 29.530588853);
monthStart = getNewMoonDay(k+off, timeZone);
return jdToDate(monthStart+lunarDay-1);

Tính ngày thứ và Can-Chi cho ngày và tháng âm lịch

Để tính Can của năm Y, tìm số dư của Y+6 chia cho 10. Số dư 0 là Giáp, 1 là Ất v.v. Để tính Chi của năm, chia Y+8 cho 12. Số dư 0 là Tý, 1 là Sửu, 2 là Dần v.v.

Hiệu Can-Chi của ngày lặp lại theo chu kỳ 60 ngày, như thế nó cũng có thể tính được một cách đơn giản. Cho N là số ngày Julius của ngày dd/mm/yyyy. Ta chia N+9 cho 10. Số dư 0 là Giáp, 1 là Ất v.v. Để tìm Chi, chia N+1 cho 12; số dư 0 là Tý, 1 là Sửu v.v.

Trong một năm âm lịch, tháng 11 là tháng Tý, tháng 12 là Sửu, tháng Giêng là tháng Dần v.v. Can của tháng M năm Y âm lịch được tính theo công thức sau: chia Y*12+M+3 cho 10. Số dư 0 là Giáp, 1 là Ất v.v.

Ví dụ, Can-Chi của tháng 3 âm lịch năm Giáp Thân 2004 là Mậu Thìn: tháng 3 âm lịch là tháng Thìn, và (2004*12+3+3) % 10 = 24054 % 10 = 4, như vậy Can của tháng là Mậu.

Một tháng nhuận không có tên riêng mà lấy tên của tháng trước đó kèm thêm chữ "Nhuận", VD: tháng 2 nhuận năm Giáp Thân 2004 là tháng Đinh Mão nhuận.

Tài liệu tham khảo

• Edward M. Reingold and Nachum Dershowitz, Calendrical Calculations
• Helmer Aslaksen, The Mathematics of the Chinese Calendar
• Eric Weisstein's World of Astronomy
• Calendar FAQ
• projectpluto.com (Open source implementation of many astronomical functions)
• Hồ Ngọc Đức, Âm lịch Việt Nam qua các thời kỳ lịch sử
• Hồ Ngọc Đức, VietCalendar.java - Một chương trình Java nhỏ (300 dòng) để chuyển đổi âm dương lịch
• Hồ Ngọc Đức, JavaScript lunar calendar - Chương trình âm lịch Việt Nam bằng JavaScript (sử dụng bảng tính sẵn cho thời kỳ 1800-2199)
• Tính âm lịch dùng các ngôn ngữ khác: JavaScript, PHP, Visual Basic, Python (chương trình Visual Basic và Python do Nguyễn Quốc Sản đóng góp)