年

概念

「年」は天文学においては、ユリウス年以外は、計量的な用途には馴染まない。その理由は、現行のグレゴリオ暦では、閏年があるために、1年が365日または366日となって日数（または秒数）が安定しないためである。さらに地球の自転と時刻を合わせるために閏秒による補正も行われているからである。
計量の標準である国際単位系では、時間の基本単位は「秒」と定められており、天文学で用いるユリウス年は、正確に31 557 600秒である。
年は、時間を示すおおまかな単位としては一般に認められている。これは人間を取り巻く環境や生活がもたらす周期性を重視し、それから受ける感覚を尊重していることに由来する。このような累積する時間（秒）と繰り返す時間（年）の共存は、単位の柔軟性と多様性を示す一例に当たる。

語源

日本語で「とし」とは、「稲」や穀物を語源とし、一年周期で稲作を行なっていたため「年」の意味で使われるようになったという。ちなみに、漢字の「年」は禾に粘りの意味を含む人の符を加え、穀物が成熟するまでの周期を表現した。

定義

地球上で生活する上で、一年の長さとは春夏秋冬という季節が一巡する期間を指す。そしてこれは、地上から見た太陽の高さと日照時間の変化でもたらされる。太陽は、天の赤道から約23.44度傾いた黄道を通っている。春分と秋分の際に天の赤道と黄道は重なるが、夏には天の赤道よりも最大約23.44度高い位置を太陽が通り、冬には逆に最大約23.44度低い位置を通る。これに伴い日照時間も変化し、昼夜は春分と秋分ではほぼ同じ、夏には昼が長く冬には短くなる。太陽の高さは日光の入射角を決め、夏の時期には高くなり地表の単位面積当たりのエネルギー量が多くなる。また夏には日照時間が延びることもエネルギーを増やす。冬にはこれらが逆に働き、結果として季節ができる。
この季節の一巡は、天文学的には春分から次の春分までを指し、これは太陽年（回帰年）と呼ばれる。この見た目の太陽運行は、太陽を公転する地球の自転軸（地軸）が公転面に対して約23.44度傾いているために生じる。これは赤道傾斜角と言われる。地球が、太陽が春分点にある位置から太陽周回軌道（公転軌道）をほぼ1周すると、太陽に対するこの傾いた地軸が同じ位置になり、ふたたび春分点に太陽が来る。これが季節の一巡となる。
しかし、地球の自転軸や公転時間は一定していない。傾いた地球自転軸は、コマが触れるようにその方向を変え、そのため春分点が一年あたり約50秒ずつ東へ移動している。これは歳差運動と呼ばれる。そのため、実は春分点への回帰を根拠とする太陽年では地球の公転上の位置が一定しておらず、一年で地球の公転方向と逆に角度約50秒（公転時間約マイナス20分）ずつずれてゆく。これは地球上では、年々ずれる春分点と、遠い距離の恒星がつくる星座の位置が変わってゆく現象として観察される。地球が正確に公転軌道を360度回転した「年」は、この恒星（慣性系）を基準にその位置が回帰した時間として定められ、これは恒星年と呼ばれる。

摂動の影響

基本的な天文学的一年を決める地球の公転はケプラーの法則に従う楕円軌道で定義され、歳差運動も一定ならば太陽年や恒星年に変化は生じないと思われる。しかし、ケプラーの法則は2つの天体についての運動をニュートン力学で解いたものであり、ここに第3の天体が加わると計算が非常に複雑となり、事実上近似値しか求められなくなる。このような他天体の影響による軌道の乱れは摂動と呼ばれる。サイモン・ニューカムはこれら摂動の影響を短い周期（短周期項）とゆっくりした周期（詳しくは長周期項と長年項）に分け、それらが断続的にケプラー運動の初期値に影響を与えると述べた。そして、この摂動によって地球の公転軌道は徐々に離心率が小さくなり恒星年が短くなると説明された。さらに摂動は自転軸の章動を起こし、公転速度に乱れを生じさせ恒星年に影響を与える。
また、公転軌道そのものも一定ではない。楕円の公転軌道も他惑星からの摂動によって回転しており、地球の近日点は一年で地球の公転方向側に角度約11秒ずつ（公転時間約4分）ずれてゆく。近日点通過後次に近日点の位置に地球がくるまでの時間を「近点年」（平均約365.25964日 ）というが、この年は恒星年よりも約4分長い。

自転の変化

一方、「年」を地球の自転によって決まる「日」で定義する場合、この自転そのものが段々と減速している事も知られている。摂動や潮汐などの影響と考えられているが、古代の日食記録やサンゴ組織の「日」単位の粗密（日輪）の調査等から約5億年前の一日は短かったことが判明しており、当時の一年は約400日だったと考えられる。

人為的に定義された年

初期の人類が時間を認識する基礎は、季節の観念だったと考えられる。これは狩猟採集社会において獲物や収穫を左右する要因に大きく影響を及ぼしたからである。ただしその当時どこまで厳密な「年」の概念を持っていたかは定かでない。イギリスにある新石器時代の遺跡ストーンヘンジは一種の天体観測台であり、夏至や冬至の時期を知るカレンダーの機能を持っていたと考えられる

太陰暦と太陰太陽暦

日次を認識する際、天体の月が相（満ち欠け）を起こす様子は便利だった。そこから新月から次の新月までの周期である1朔望月（約29.53日）を基礎に置いた暦である太陰暦が発達した。この暦では、平均朔望月（約29.53059日）から一か月を29または30日とし、その12倍（太陰年=約354.36708日）を暦年と定めたが、季節の循環と毎年10日ほどのずれが生じることになった。この暦は遊牧民族や漁撈中心の社会に適し、地域では古代メソポタミア、エジプト、ギリシア、中国で発達した。現代でもイスラムで使われるヒジュラ暦は太陰暦であり、一年は354または355日となる。
しかし太陰暦は季節の期とのずれが激しく、気候変化に根付いた時間感覚との違和感が大きく農耕民族にとっては使いにくい。古代ギリシアの数学者メトンは、19太陽年と235朔望月にほぼ合うことを見つけ、太陰暦の十九年に7度追加の月（閏月）を挿入するメトン周期を発案した。これによると、一年は平均して365.263日となる。この周期はバビロニアや中国でも独自に発見され、太陽年と太陰暦を置閏法で調整し特定の年を13か月とする太陰太陽暦が発達した。

ユリウス年

天文学では計量の単位としての「年」として、1年を正確に365.25日とするユリウス年を用いる。したがって、1ユリウス年は、国際単位系における31 557 600秒（正確に）と定義されている。

ユリウス通日

日付（年月日）と日数が、改暦による時期やそれぞれの地域によって統一されていないことから生じるさまざまな不具合に対して考案された基準がユリウス通日（または、「ユリウス日」）である。
ユリウス通日は、紀元前4713年1月1日（または、-4712年1月1日）の正午を起点とした通日である。1582年に実施されたユリウス暦からグレゴリオ暦への改暦によって、さまざまな混乱が生じることを懸念して、スカリゲル（ジョゼフ＝ジュスト・スカリジェ）（1540年-1609年）が考案した。

年初

現在の一年の始まり（年初・歳首）は元日（1月1日）であるが、これには天文学的または宗教・思想的な意味は無い。グレゴリオ暦の基礎となったローマ暦では、紀元前735年に始まった当初、一年の始まりを現在の3月 (Martius) 初日に置いていた。後にガイウス・ユリウス・カエサル（ユリウス・シーザー）がエジプトから導入した太陽暦へ切り替えた紀元前47年に、冬至に近かった 1月 (Januarius) の初日を一年の開始と改めたことが現在まで引き継がれている。日本語では暦月名は一月、二月、と序数で数え上げるが、西洋の暦の暦月名はそうではない。巡回する12の固有な名前の「どれが年初か」は必ずしも自明ではなく、Martiusを年初の暦月とするか、Januariusを年初の暦月とするかは自由度があるのである（これは曜日を数で数えない言語で「週」が日曜から始まるか月曜から始まるか議論があるのと似ている）。
しかし、文化圏や民族によって一年の始まりは様々であった。温帯地方では太陽運行上の節目に当る冬至や春分、または夏至（エジプトやギリシア）、秋分（ユダヤ暦）を年初と置いていた。農業中心の社会ではローマ暦のように春を年初とみなす場合が多かった。他の太陽暦でも、現在の9月11-12日を年初とするエチオピア暦、8月26日から始まったパーシ暦、現在の9月22-24日を年初としたフランス革命暦（1793年11月24日～1805年12月31日、元日に相当する日はヴァンデミエール（葡萄月）1日）もあった。
中世ヨーロッパでは、基本的にユリウス暦を用いながらも、年初は地域によってばらばらだった。それらは主にキリスト教にとって重要な日を選び、イエス・キリスト生誕日であるクリスマスの12月25日、受胎告知の3月25日、そしてキリスト教で最も重視され太陽暦では固定できなかった復活祭。1月1日を主の割礼祭として年初に据えることもあったが、一般的ではなかった。
1564年にフランスのシャルル9世が、年初を冬至に近い1月1日へ固定した。当初これには国内の反発があったが3年後には議会で採択され正式に発令され、さらにこれは1582年のグレゴリオ暦採用時にも再度定められた。しかしこの定めはキリスト教圏にすぐに広がったわけではなく、例えばイギリスが1月1日を年初としたのは1752年であった。

長大な時間

歴史学や天文学などにおいて、何かしらの概念に基づく長大な時間に対し固有名詞をつけて「何々年」と呼ぶ場合がある。古代ギリシアの哲学者プラトンは歴史とは循環するものと考え、その周期を36 000年と試算した。これは「プラトン的転回 (Platonic Revolution)」または「プラトン年 (Platonic Year)」と呼ばれる。
天文学的現象の例では、歳差運動によって春分点が移動して一周する約28 000年に対しグレート・イヤー (great year) という名称が与えられている。さらに、太陽系が秒速200kmの速度で銀河系を一周する期間である約2億年も、銀河年 (Galactic year) という名称で呼ばれる。

他の惑星の公転

年が地球の公転周期を基礎にしていることから転じ、他の惑星の公転周期についても「年」という表記が使われる。例えば「水星年」、「火星の一年」などである。このような用語を使う際、混同を避けるために地球の一年は「地球年」 (earth year) とも呼ばれる。

天文単位の基準

ガウス年 : 2π / k = 約365.256 898日。k はガウス引力定数で k = 0.017 202 098 95（定義値）。かつては天文単位の換算などに使われた。現在では（2012年8月以降）天文単位はガウス引力定数とは関係なく、正確に149 597 870 700 m と定義されている。