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钦定古今图书集成历象汇编历法典
第五十一卷目录
历法总部汇考五十一
新法历书一〈日躔历指〉
新法历书一〈日躔历指〉
历法典第五十一卷
历法总部汇考五十一
新法历书一
日躔历指
历象以齐七政,今首日躔者,何也﹖曰:七政运行,各有一道二极,各有三百六十经纬度。其度、分又各有实经纬,视经纬其会合,有实会视会,实望视望。棼然不齐首日躔者,乃所以齐之也。日躔之能齐七政,奈何。曰:凡测量之法,必自其根始。如度树之短长,地其根也。度舟行之远近,水次其根也。度天行之根有二:其一在天行之内,岁首是也。古法以今岁之十一月冬至为来年之天正岁首,冬至者则日轨高度分之极少,日躔,赤道,纬之极南也。其一在天行之外,历元是也。自昔推历元者,必求上古之积年,后来岁实稍密即无数可论。故至授时而废不用矣。授时以至元辛巳为历元,以其气应为根,而求通积以岁实而一得冬至。然此所得者,皆平年之冬至,非定冬至也。今法以崇祯元年戊辰冬至日子正初刻为历元,依恒年表求其根数,为平冬至。因以法加减之为定冬至。定冬至者,岁岁加减,初无通积可求,盖日轨度之真极少,日躔,纬之真极南也。是则天行之两根,舍日躔皆无从取之矣。曰:此两根者,六曜皆有行度,皆可用以为岁首为历元,何独日躔乃可乎﹖曰:此其故有二:其一七曜之中独日躔之行甚顺也,其一以他曜测不若以日躔测甚便也。何谓甚顺。太阳之行与本天之本行相合为一,繇黄道带之最中无出入,岁、月、日、时各平行有恒,度分无永短,如是者,皆终古不易。他曜之行,于本天本行之外,各有小轮,各有纬距度,各有迟疾留逆,时时不等,虽有定法而似无法,何能为他行之法。譬如畸零不齐之布帛,宜以十寸之尺度之。若以畸零度畸零,无乃欲齐而棼之乎。故六曜者,畸零之布帛;日躔者,十寸之尺也。若恒星之东行与日相似,亦可谓顺矣。乃行度最迟必六十馀年,而一度二万五千二百馀年,而一周推步者,欲求其变动之数,卒世而不一得也。且考恒星之经度,必用太阳之经度。自非二分二至为其准,则何从定之。星之古测今测更多不合。或曰顺行,或曰否,人自为说,又何从定之。岂若日躔之岁、月、日、时具可测验,具可推算哉。何谓甚便。日光甚大,用窥筒诸器即分秒可得,诸星体微光,眇测候颇难月体大矣。而去地甚近,其视差甚大,己亦不能为主。古今法考月离经度者,必因其食甚时刻,考太阳之经度,加半天周得太阴之经度。故自昔名历家先测太阳,定其行度经度,次及月五星、恒星之行度经纬度,以为定法。是知日行者,诸行之本也。然历法首步气朔,兹有气而未及朔何也。曰朔望者,日与月比论乃得之也。未论月虽,未可论朔望也。其不及岁差,何也﹖曰岁差者,日与恒星比论乃得之也,未论恒星,未可论岁差也。今以本法诸义著于篇,以资推算焉。定南北线第一
第一法必待春秋分,第二第三法恒日可用。但论其理,俱未能定卯酉之真线,何故。为太阳本行去离赤道以前以后,终岁终古皆不作周圈而作螺旋圈也。欲得真线别有本法。
图
本法用地平经纬仪,取最近北极一星,测其东西行所至两经度,中分之,即正北方也。用句陈大星西名小熊尾第一夏至,子时在极东,冬至子时在极西。用句陈第五星西名小熊尾第三冬至,酉时在极西,卯时在极东。〈用此即定线一夕可得〉
图
若无本器,用两表之法。两表者,一定表,其体与地平为垂线。一游表,其直边亦与地平为垂线。先以二表与星相望,参直成一线,若星渐移而东,则迁游表随东至,不复东而止移西亦如之。末从定表望匝游表,各以直线联之成三角形,
平分其角,作南北正线。
或以权系垂线可当表,但须权末极锐,与垂线相应,以切地平定点。
已上诸法,必以夜及午正时。若或早或晚,随时求之,则有别法。先定一表景之直线,以此线当地平上之太阳经圈,即于此时用测器取日轨高,得南北正线,如后图。作甲乙丙丁圈,其心戊甲丙为地平,丙上数本地赤道出地之数,如顺天府五十度即至己,从己作径线,径线之或北或南取本日日躔,离赤道距等
图图
度为己壬,作壬癸线,为赤道距等圈。次从丙甲上数日轨高度分,如高三十度得子,作子丑线,即本时地平上之太阳纬圈也。此线交壬癸距圈于卯,从卯向甲丙地平引作酉卯辰垂线,取子丑纬圈上子午半弦为度,从戊心抵酉卯辰线上作斜线,得未戊,引至圈界成未戊申线也。乙戊丁为东西线,未戊申为景线,即或左或右,如本时刻与卯酉远近之数,成未戊乙角,则得申戊丁对角,从景线上依法作角,得角傍东西正线。其本日太阳宫度及北极出地之数,或暮夜用星说。见本论。〈有一百法〉
定北极出地度分第二
凡步日躔、月离、五星、行度等一切测验推算,皆以北极出地之正度分。若仪器未精,测候未确,如春秋分所测午正日轨高差至一分,则以算太阳之经度必差二分半,推太阳之最高必差一度有奇。即日躔行度,不能得其真率也。以此定冬、夏至时刻等,无不忒矣。故此法最宜详密,不容率尔以致谬误。
凡得日躔经度,或某星经度,以午正日轨高,或出入地平之经度等,率可定北极出地度分,见本论,约有五十法,今先具一本法。用象限仪取北极附近一星极高极低之数平分之,为北极出地度分。如用句陈大星,〈西历为小熊尾第一〉冬至日酉时测得极低三十七度强,卯时测之得四十三度强,其差六度,半之三度,与三十七并得四十度强,是顺天府北极出地之数。古法用表景或仪器测冬、夏至,两日轨高之差折半以减夏至高,得赤道高。以减象限,即北极高也。然人目不在地心,在地面,故得数未确。
图
如上图,甲为地心,丁为地面,人目在丁,用仪器如丁辛戊庚测得冬至日轨高辛戊,然实高乙戊视高辛戊其差为丁戊甲角。夏至日轨高为壬,其差则丁壬甲角,小于丁戊甲角,两视之差不等,其所得之数必非真率。且用表即景末难
定,又有日轮半径之差,〈实表非中景故〉清蒙之差,致差之道多端,岂容略率推步遽定高下之数哉。
问:日躔列宿,渐次西移,古来名为岁差。西历以为列宿东行,度分非日果差西也,是既然矣。又日躔有最高,不惟旋转,东行即两心又无定距,则近星去极亦有时,远近随时变易,安能遽定为一定之法,终古不易﹖曰:恒星及最高皆一二万年,而一周数十年,而一度近星去极虽则游移为动甚微,为时甚缓,数年之间,目力器数固难验其变易矣。既具测候之法,待其积时积数,灼见违离,然后依法更定,未为失也。
论清蒙气之差第三
西历第谷欲究极日躔行度之理,造测器十具,体式各异。宫、度、分、秒,丝毫不错,以定本地北极出地度分讫,次用古法。〈即二至之高折中取之〉测之不合者,四分莫知所繇。乃造大浑仪一具,于黄道上加极细窥筒,夏至午正测之。又时时测诸经纬度分,则二法往往不合。每浑仪所测之纬度,高于所算太阳之纬度,乃知真高在视高之下,因悟差高之缘,盖清蒙之气所为也。清蒙之气者,地中游气,时时上腾,入夜为多,水上更多。其质轻微略,似澄清之水,其于物体不能隔碍人目,使之隐蔽,却能映小为大,升卑为高。故日月出入,人从地平上望之,比于中天则大,星座出入,人从地平上望之,比于中天则广,此映小为大也。定望日时,地在日月之间,人在地平无两见之理,而恒得两见,或日未西没而已见月食于东。日已东出,而尚见月食于西。或高山之上见日月出入,以较历家算定时刻,每先升后坠,此升卑为高也。
试以钱一文寘空盏底,人立稍远,令盏之边掩钱体,人目不见钱则止。更以水注之,水半则钱体半见,水满则全见,升卑为高,其理明矣。
清蒙之气,有厚薄,有高下,气盛则厚而高,气减则薄而下。厚且高则映像愈大,升像愈高。薄且下则映像不甚大,升像亦不甚高。其所繇厚且高者,若海,若江湖,水气多也。或水少而土浮虚,此气能令轻尘上升,亦厚且高也地势不等,气势亦不等。故受蒙者,其势亦不等。欲定日躔、月离、五星、列宿等之纬度,宜先定本地之清蒙差。
万历二十五年丁酉,西洋之迤北人汎海,至诺瓦生八纳之地。北极出地七十六度强,日躔大寒四度。论宗动之法,应日出在冬至后五十二日,却前出十三日,所差二十九度。于时太阳实在地平下五度,因本地在大海中,蒙气甚盛,太阳久躔地平之下,不能消除其湿势,故发见折象尤多,令前出十三日也。又早晚蒙气亦不等,盖昼则太阳能消湿气,至暮而尽。夜则复生,渐生渐盛,及晨而多,故蒙气又有昼夜早晚之差。
清蒙之本性能升物象,令高于实在之所不能,偏左偏右,故其差恒在纬度,不在经度。今先论测纬法,借宗动天本论内一则,曰:凡测高以恒球纬圈量之,盖恒天之内,经纬之度皆相连,有一自有二,若得本地北极出地之数,及或东或西恒球上日躔经度,可得本时恒天内真纬。
如左图,甲乙丙为南北圈,甲戊丙为地平圈之一弧,乙为天顶,乙辛己戊为恒球一经圈,过太阳之视高
图
辛,亦过太阳之实高己。从北极丁作丁己弧,成丁乙己曲线三角形,此形有丁乙边为北极高之馀度,有丁己边为日轨距北极之度,有丁乙戊角为丙乙戊之馀角。
丙乙戊角为乙戊经圈距正午丙之度,其弧为
图
丙戊。
求乙己,即日轨之实高离天顶度,其法:己角,
即恒球经圈乙己偕北极出圈丁己两线所作角,
在本圈恒为锐角,若丁乙己为同类锐角,即如左图,从丁向乙己作丁庚垂弧,
图
分元形为两直角形。若丁乙己为异类,即于乙己边引长之,从丁作丁庚垂弧,必在形外。其前图丁乙庚直角形有丁乙边,乙角,求乙庚则全数与乙角之馀弦,若丁乙弧之切线与庚乙弧之切线。又法全数与丁乙之正弦,若乙角之正
弦与丁庚之正弦,次丁庚己形有丁己边,又有丁庚边,求己庚则全与丁庚之馀弦,若丁己弧之割线与己庚弧之割线末乙庚庚己,并得己乙为日轨之实高离天顶度。其后图,丁庚乙形有丁乙边、乙角,求乙庚,法如前,但庚乙内减庚己馀乙己即所求。
假如太阳躔鹑首初度,地平经度,任置为〈从午正或东或西算〉九十四度,求太阳地平上之正高。〈太阳距极为六十六度二十九分〉丁己为六十六度二十九分,〈见前全图〉丁乙戊角为八十六度,丁乙为五十度,〈北京赤道高〉法全数与丁乙戊角之馀弦。〈六九七六〉若丁乙边之切线〈一一九一七五〉与庚乙边之切线,〈二三率相乘以全除之〉得〈八三一二〉查表得四度四十五分。又全与丁乙边之正弦,〈七六六○四〉若乙角之正弦,〈九九七五六〉与丁庚之正弦算得,〈七六四一○〉查表得四十九度五十分。又全与丁庚之馀弦,〈六四五○一〉若丁己割线,〈二五○六一七〉与己庚之割线算得,〈一六一六五○〉查表得。〈五十一度四十七分〉己庚庚乙并之得。〈五十六度三十二分〉减九十,得。〈三十三度二十八分〉乃太阳地平之纬度也。〈正高也〉此四数,极出地,太阳距极,太阳地平经,太阳地平纬,皆相连相乘。
右系测纬度之正法。若先用器测得经度,以此法推得韩度,而别测得纬度与所推不合,则别测者必高于所推,其差必繇清蒙之气也。若论测器不在地心而在地面,则以地半径之差数减所测纬度,下方详之。
崇祯三四五年,每年测冬至即用元仪元筒规,然所得数非一,前后有差一二分,或是蒙气尘灰等之故耳。
求黄道与赤道之距度,世世不等。第四〈亦名太阳之线〉
法曰:夏至前后一日用测器数,具各依法求午正日
轨高,若俱合,即真率。否则择其相合者用之,第二第三日再测如前,于所得真率内减去地半径之差,又减去赤道高,馀为两道距度。即夏至日躔赤道以上之纬度也。何以不用冬至。以夏至太阳近天顶,蒙气甚微,不入算。冬至,近地平蒙气多,则差多。何以用前后一二日。曰:至前后一日日躔去离赤道止一十三秒,次日止五十五秒,测器之上无从分别,与初日不异也。
若用冬夏两至之较差不为真率,见前论。
古今各测
周显王二十五年丁丑迄崇祯元年戊辰为一千九百七十二年,西古史亚理大各。
秦二世三年甲午迄崇祯元年戊辰为一千八百四十七年,西史阨腊多。
汉景帝中元元年壬辰迄崇祯元年戊辰为一千七百七十七年,西史意罢阁。
汉光武建武十七年辛丑迄崇祯元年为一千四百八十八年,西史多勒某,其书为历家之宗。
已上四家测定黄赤相距为二十三度五十一分二十○秒,于中分为二十三度八十五分。
唐僖宗广明元年庚子迄崇祯元年为七百四十八年,西史亚耳罢德测定二十三度三十五分,于中分为二十三度五十八分三十三秒。
宋神宗熙宁三年庚戌迄崇祯元年为五百五十八年,西史西杂刻测定二十三度三十四分,于中分为二十三度五十六分六十七秒。
宋高宗绍兴十年庚申迄崇祯元年为四百八十八年,西史亚尔满测定二十三度三十三分,于中分为二十三度五十五分。
元成宗大德四年庚子迄崇祯元年为三百二十八年,西史波禄法测定二十三度三十二分,于中分为二十三度五十三分三十三秒。
天顺四年庚辰迄崇祯元年为一百六十八年,西史褒尔罢测定二十三度二十八分,于大统历为二十三度四十六分六十七秒。
正德十年乙亥迄崇祯元年为一百一十三年,西史歌白泥测定二十三度二十八分二十四秒,于大统历为二十三度四十八分一十二秒。
万历二十四年丙申迄崇祯元年为三十二年,西史第谷造铜铁测器十具,甚大甚准,又算地之半径差,及清蒙差,岁岁测候定为二十三度三十一分三十○秒,西土今宗用之。于大统历为二十三度五十二分三十○秒。
第谷覃精四十年察古史测法,知从来未觉有清蒙之气及地之半径两差。又旧用仪器体制小分度粗窥筒孔大,所得馀分不过四分度或六分度之几而已,且古来测北极出地之法未真未确,故相传旧测俱不足依赖以定太阳躔度。
今欲定黄道各经度分之纬度分若干,借宗动一题,曰:凡得两道极相距度分,及黄道其经度分,可推本度分之纬度分。
如左图,甲乙为赤道一象限,甲丙为黄道一象限,两道遇于甲为春秋分,乙丙为过两至两极之经圈,有
图
两道距度,
即二十三度三十一分三十秒之弧,
为甲角之度,而测他距度,其法如日躔立夏节为丁,即从丁向赤道作丁戊垂弧,而成甲丁戊曲线直角形,此形有甲角二十三度半强又,有甲丁弧立夏之
经度四十五,求丁戊弧纬度,则全数十万与甲丁弧之正弦七○七二,若甲角之正弦三九九一五与丁戊弧之正弦二八二二二,查得一十六度二十三分三十九秒为立夏之黄赤距度,与立春、立秋、立冬之距度皆等,盖从两分之交数经度皆四十五也,他各节去离二分或左或右,经度等则距度亦等,以此法推黄道各经度分之纬度分,作表如后。
反之,有太阳之纬求其经,如上图,甲丁戊形有甲角、丁戊弧纬而求甲丁弧。其法全数与甲角之正弦三九九一五,若戊丁弧之馀割线三五四三八一,与甲丁弧之馀割线一四一四二一,查得四十五度,其法见宗动天本书。
凡过极圈截黄赤二道有黄道所截之经度分,求截赤道之经度分,此即约说所名赤道上之黄道升度也。过极圈者,在正球为地平,在欹球为子午圈、时圈等。
如左图。乙甲丙如前,若正球〈赤道过天顶〉则己戊丁弧为地平,己丁庚其子午圈,己为北极,庚为南极,甲戊丁
图
形之丁戊为其地平东西或左或右之一分。若欹球,则丁戊为过极圈。〈子午时圈等〉夫甲戊丁角形,有日躔经度之甲丁〈四十五度〉有甲角而求赤道之弧戊甲,其法全数与甲角〈二十三度半强〉之割线一○九○六四,若甲丁弧之馀切线一○○○○○,
与戊甲弧之馀切线一○九○六七,查得四十二度三十一分强。
春秋两分时太阳之本度第五
历法家古来有公论二端。其一曰:凡动而有法者三,一自上而下,如土石等重物,以地心为界。〈为界者欲至地心而止〉二自下而上,如气火等轻物,以月天为界。此二动自行必成直线,名为直动。三循环行一周,至元界。如天行一周,成全圈,名为周动也。三者而外,皆名无法之动。〈详见本论〉
其二曰:凡天体及七政、恒星等必平行,不平行则推步之术,无从可立,无从可用矣。然而人目所见,各有迟疾,顺逆时时迁革,百千万年无一平行者,又何也。历家因此推求,悟有不同心之圈及诸小轮等,虽有彼此前后,多互异之说。总之,欲得其不平行之故,而又不失其平行之恒,理不得不然耳。〈详见七政性理之论〉太阳之公动,其理不一,其属宗动天而定昼夜之时之类,后篇详之。今略论其本行,曰:太阳既为周动,又必平行,则人目所见经历岁、月、日、时,悉宜平等,则从天正春分至秋分,又从秋分至春分,平分一岁,其日亦宜平等。乃从春分昼夜平至秋分,历一百八十六日有奇,而平从秋分昼夜平至春分历一百七十八日有奇,而平所差八日有奇,安得谓之平行。又人目所见太阳之体,冬至则大,夏至则小,见大去人必近,见小去人必远。又冬至月食小于夏至之食,盖大光之体愈远,其景愈长愈大,月过地景之时愈多。故知时多者景大,景大则光体必远,既两有,冬夏远近又安得谓之周动。且渐迟渐速,渐大渐小,非骤然迁变,
图
即又日日刻刻皆非平行也。今欲明迟速之故而又不失为平行,欲明大小之故而又不失为周动,将何说以处于此。
如图,甲为地心,乙丙丁为宗动天,庚己辛戊为日轮。本天庚辛为春秋两分,戊己为冬夏两至,若两圈为
图
同心者,即庚戊辛半周辛己庚半周所得圈分必等,今不等必缘不同心。〈其差数详〉〈见下方〉故人目不在太阳本天之心壬,而在宗动天之心甲,则日行本轮天恒平行,而人目所见者,庚戊辛所经之日多于辛己庚,所以冬缩而夏羸也。日在戊,
去甲远,在己,去甲近,故冬大而夏小也。但在本天既平行,则推算者必先得平行数为根,而后可论其迟疾多寡。故须先作平行表,其术以岁周为法,天周为实,平分之。见下文。
其求天正春、秋分日躔本度之法有二;其一或春分或秋分前后三四日内,于午正初刻测得日轨高,与本地赤道离地平度数,两数相减,得数为本日日躔纬度,以纬度求经度
法,见本篇四。若赤道度多于日轨高,即太阳在南六宫,若少于日轨高,即在北六宫。
既得经度,可步日躔经度得若干时刻而入于交点,
交点即春秋分也。交者,黄赤道之交点者,无分。
其法以岁周三百六十五日二十三刻○四分为法,以天周三百六十度为实,而一得每日太阳平行五十九分○八秒一十九微为第一率,以日法九十六刻为第二率,以所得日躔经度为第三率,依法求得若干时刻为第四率,次用此时刻于本日午正初刻,或加或减,得太阳入交点时刻。
春分赤道多于日轨高为未及交,以所得时刻加于本日午正时刻,若少于日轨高为过交,以所得时刻减于本日午正时刻,
秋分则加减相反。
赤道多于日轨高为过交,减之少于日轨高。为未及交,加之。
次法,测得日轨高与赤道之差以相减,每差一分为四刻。〈春秋加减如前法〉何者。太阳日平行约一度,而春秋分前后第一经度其纬为二十三分五十六秒,约为二
图
十四日九十六刻,则太阳每四刻行纬一分,故赤道日轨之差一分当得四刻也。
此法可用于分前后一二日,若过此,纬度渐缩矣。故第一则为公法,
如上图,两道两弧遇于甲,人在乙测赤道乙丁乙戊,
图
日日不异,太阳则渐向交渐近赤道。如春分,太阳在己,少于乙戊,则未过甲交。己戊为太阳之纬,己甲为太阳之经,若己未及甲一度,则后一日而入于交点。若太阳在丙,多于乙丁,是己过甲交,丙丁为纬,丙甲为经,若丙过甲一度,则前
一日已入交点。秋分反是,是为加减之元本。
假如崇祯三年二月初八日,在局午正时测得日轨高五十度一十三分,加入地平半径差一分五十二秒,若有清蒙差,即应减率。今在午,日轨之高度多,故蒙差极微,即不减,实得地心以上日轨之真高五十度一十四分五十二秒。
若本地极出地三十九度五十○分。
顺天府北极出地之度有三说,未知孰是,尚须测候归一,今试一一推之。
即赤道高五十度一十○分以与日真高相减,馀四分五十二秒,为本地本日赤道以上太阳之纬度,次简黄赤距度表,求其经度,得去离降娄初一十二分二十二秒,次以太阳日平行五十九分○八秒为一率,日法九十六刻为二率,今行一十二分二十二秒为三率,而求四率得二十○刻弱,而日真高多于赤道高,则入交点在本日午正前二十○刻,为辰初初刻。
若北极出地三十九度五十三分,即赤道高五十度○七分,与日真高相减,馀七分五十二秒,为太阳纬。依法得经度二十○分,用三率法求得三十二刻○七分,则入交点在本日寅初初刻○八分。〈每刻十五分〉若北极出地四十度,即赤道高五十度,减差为一十四分五十二秒,求经得三十七分一十五秒,用三率法求得五十九刻○七分,则入交点在初七日戌初三刻○八分。
若北极出地四十度○一分,则入交点在初八日午正前六十四刻○七分为是:初七日酉正三刻○八分。
前此诸说未就遽得真率,今用西术成数立一较法,缘此展转推求,庶几近之。欲得真确,须铜铸仪象,亦大亦精,累年测候,以立万年不易之法。
按远西之国,有历学名家于万历十二年甲申在大尼亚国,其地居顺天府西,以法推其地经度,得东西相去一百○四度,因推其东西时差,得二十七刻一十一分,彼国北极出地五十五度五十四分四十五秒,连测五年,而得太阳入春秋两分之真率,今以时差加率,为顺天府各年之真率。如左:
万历十二年甲申二月初九日,西春分在午正后八十六刻正,加时差二十七时一十一分,得次日子正后六十五刻一十一分为中春分。
午正后八十六刻者,中历日法以子正起算,西历以午正起算,八十六并二十七得一一三,减日周九十六刻,存一十七刻,又以子正起加四十八刻,得六十五刻,为次日数,后仿此。
本年距元测一百八十七日,西秋分在午正后六十四刻正,加时差得次日子正后四十三刻一十一分为中秋分。
十三年乙酉,距元测三百六十六日,西春分在午正后一十三刻○四分,加时差得本日子正后八十九刻正为中春分。
本年距元测一百五十二日,西秋分在午正后八十七刻四分,加时差得次日子正后六十六刻一十四分为中秋分。
十四年丙戌,距元测七百三十○日,西春分在午正后三十六刻○八分,加时差得次日子正后一十六刻○四分为中春分。
本年距元测九百一十七日,西秋分在午正后一十四刻○八分,加时差得本日子正后九十○刻○四分为中秋分。
十五年丁亥,距元测一千○九十五日,西春分在午正后五十九刻一十一分,加时差得次日子正后三十九刻○七分为中春分。
本年距元测一千二百八十二日,西秋分在午正后三十七刻一十一分,加时差得次日子正后一十七刻○七分为中秋分。
十六年戊子,距元测一千四百六十一日,西春分在午正后八十三刻正,加时差得次日子正后六十二刻一十一分为中春分。
本年距元测一千六百四十七日,西秋分在午正后六十一刻,加时差得次日子正后四十刻十一分为中秋分。
方法用之可得岁周率,及冬至夏至等时刻。
上论详测春秋两分、太阳躔度,然须以日躔表所算太阳经度考之,若测相合则准,不合则不准也。
随日午正测太阳所躔经度宫分,
置赤道高若干,又置午正太阳正高。
所测日地平高数,内减蒙气差,又加地半径差得正高。
两数相减,其较为太阳距纬度,〈距赤道数〉以此数查黄赤距度,表中横行内求度分,上或下得宫度分,乃太阳本日午正所躔度分。〈若表中无元数即用中比例法〉凡赤道数大,测数小,宜用冬至傍半周宫度分。若赤道数小,测数大,用夏至傍半周宫度分。宫在上用上度,在下用下度。如测日高得六十度四十三分,〈因高过蒙气不用差〉加地半径差一分十三秒,得六十度四十四分强,减赤道高五十度○五分,馀十度三十九分,查黄赤距度表,得降娄宫二十七度三十五分,〈因测大赤小用上行宫度〉乃日躔度分或鹑尾二度二十五分。
又测午正高得三十七度十三分,减蒙气半分,加地半径差二分二十五秒,得三十七度十五分,赤道高内减之,得较为十二度五十一分,乃太阳距度也。查表得大梁三度五十二分或鹑火二十六度○八分。
太阳平行及实行第六
岁实者,太阳行天一周之月、日、时、刻也。太阳之岁有二:其一从某节某点〈二分二至之类皆名节亦皆名点〉行天一周,而复于元节元点,是名太阳之节气岁。若太阳会于某星,行天一周而复与元星会,是名太阳之恒星岁。恒星有本行,自西而东,假如今年春分太阳会某恒星,至来年春分,此星已行过春分若干分矣。太阳至春分则巳满节气岁之实,而尚未及元星若干分,即又须若干时刻逐及于元星而与之会,乃满恒星岁之实。故恒星岁实,必多于节气岁实。
此外又有太阴之岁,以日月十二会,定为十二月。此岁为三百五十四日有奇,少于太阳之岁实十一日有奇也。但太阴之视行绝不平。
视行者,月周天本平行而其小轮有自行度,即入转也。自行有顺逆,因其行速,故人目视之不见顺逆而但见迟疾。既有迟疾,故晦朔弦望绝不能为平等。
故用此纪年者,又以太阳之岁实为本。
如前篇,万历甲申春分在午正后一十七刻一十一分,越三百六十五日为乙酉,在午正后四十一刻,相减得小馀二十三刻○四分,〈每刻十五分〉则岁实为三百六十五日二十三刻○四分。又用前世实测,前后相较,如弘治元年戊申,西国历家白耳那瓦测得春分为西历三月二十四日子正后六十四刻○六分,越一百年为万历十六年戊子,名历第谷测得春分为西历三月十九日子正后四十三刻六分,西法岁三百六十五日四分日之一,每四岁之小馀成一日,因而置闰,则百年中为整年七十五,闰年二十五,共为三万六千五百二十五日,用两测中积数
戊申三月二十四日子后六十四刻○六分,戊子三月十九日午后四十三刻○六分,
相减其较七十五刻○五分百而一,得每一年少○刻一十一分一十五秒,以减整年实三百六十五日二十四刻,得三百六十五日二十三刻○三分四十五秒,为今定用岁实。
此法与甲申乙酉实测所得不合,其差为二十七秒。若用前古数,百数千年所传实测之数,其差更多,何者。太阳之岁行不等,其原有三:其一,太阳不同心圈之心。
不同心之天,太阳所丽名日轮本天,其心非地心也,故又名不同心天,亦名最高天,此岁差所因也,亦可名岁差天。
顺节气自西而东,每岁有自行度,故取一点今岁与节点合,百年后便觉去离若干。其二,太阳不同圈之心,去离地心,其远近又复不等。其三,恒星亦不平行。此三差为数甚微,故百年之内难于计算,数百千年以上乃可得之。〈因大统历故百年岁实减一分〉
算每日太阳平行分法
置先算定岁实为三百六十五日二十三刻○三分四十五秒,乃太阳行天一周三百六十度也。今欲定一日之行,而成表法以周天为实,以岁实为法,除之
欲得细数,故以前两数因本类化之如左。
置周天三百六十度,以六十因七次,得一○○七七
六九六○○○○○○○○为实。
置岁实三百六十五日二十三刻〈大刻〉○三分四十五秒,先将三百六十五日以二十四时乘之,俱化为时,得八七六○时,再以二十三刻化为时,得五时,〈每时四刻二十刻故得五时〉加于先得数,共为八七六五时,尚馀三刻,再化为分得四十五分,〈每刻十五分〉加小馀○三分,共为四十八分,仍置八七六五时以六十乘之,化为分,末加四十八分,共得五二五九四八分,再以六十乘之,化为秒,末加小馀四十五秒,共得三一五五六九二五秒,为法与前周天实数而一,得三一九三四九七四尘,因先所置实数俱化为尘,〈周天度七次化之得第七位数为尘〉法数为时之一秒,〈先化时为分化分为秒〉则时之一秒得周天三一九三四九七四尘。若取时之一分因进一位,周天数亦进一位为末。若取一时,则周天数亦宜上二位为芒,则一时太阳行周天三一九三九七四芒,以二十四时乘之,得一日行为七六六四三九二七六芒。依约法以六十除之,得一二七七三九八九,俱为纤。尚馀三十六芒,再以六十除之,为微,得二一二八九九,馀四十九纤,又再以六十除之,为秒,得三五四八秒。馀十九微,再以六十除之,为分,得五十九分,馀八秒将先各类所馀数并之,得太阳一日平行为五十九分○八秒一十九微四十九纤三十六芒。
前法既得一日之行,今再求一时以及各时之行,法以前推,得一日或二十四小时行五十九分○八秒二十微。〈前数四十九数巳过大半宜进作二十微〉各半之,得十二时之行为二十九分三十四秒一十○微。再半之,得六时之行为一十四分四十七秒○五微。又半之,得三时之行为七分二十三秒三十二微。以三除之,得一时之行二分二十七秒五十一微。仍以一时之行递加至二十四时,为一日所行也。再递加至六十分为表,次用加法二日至十日又至百日、二百日、三百日乃至一岁作表。
求太阳最高之处及两心相距之差第七
最高与夏至异,古多罗某〈在今一千四百年前〉测得最高去离降娄初为经度六十五度三十五分。两心〈地心与日轮本天心〉之差为十万分〈半径全数〉之四千一百五十一。今在经九十五度四十分,两心之差为十万分之三千五百六十七,〈差五百八十四〉系曰太阳公动,〈一随宗动西行一随列宿东行〉及本行之外别有二种行度:一从最高恒自西而东,岁行若干。一地心与太阳本轮〈即不同心之圈〉之心相距分,岁岁减少,意数千年后当相合为一点,
想当然耳,或别有行动不可知也。亦有为之说者,未能定其然否。
问:最高何物﹖何繇能知有此﹖曰:若不同心,最高之点
图
恒在夏至。如甲则太阳从春分辛至戊,行四十五经度之弧,与从己至秋分壬,亦行四十五经度之弧,其时日必等。盖两心在甲乙线内,与丁丙为直角,而丁甲丙与辛甲壬两弧俱两平分于甲。〈几何三卷三十题〉则所分各两弧〈丙甲与甲丁辛甲与甲壬〉之
行度等,其所须时日必等,乃春分后行四十五度,至立夏立秋前四十五度。至秋分,其行度等而时日恒不等,则丙庚、丑丁两弧度必不等,而不同圈之心必不在甲乙线之上。
其推步最高法于春分后四十馀日,即每日测午正日轨高,求其四十五度以定天正立夏。
春分至立夏,当行四十五经度,其纬当得十六度二十三分三十九秒,加赤道高约五十度,得六十六度二十三分三十九秒。若日轨高适满,其数即正得四十五度,为立夏。若过或不及,用前篇求春分法得本时刻。
溯春分迄立夏,总计中间积日、时、刻,以日率五十九分○八秒一十九微五十○纤,而一,得太阳平行之总度分,乃非四十五度而得馀分,如后论。
如左图。甲为地心,作丙戊丁圈,任取甲乙小线,〈欲求此数故任作之〉乙为心,作未己庚辛为太阳平行之本圈,次作己甲辛为春秋分线,过甲,地心次于戊上,取戊壬为四十五度,从壬过甲作直线至未,而截己卯弧于庚,
图
得己甲庚为四十五度之角。次从小圈心乙,向庚作直线,次作未己线,次从未向己辛作子未垂线,末从乙向庚未作乙午垂线,即庚未线,必两平分于午。
庚未为本圈之弦,从心出垂线至其上,必平分,
则丙甲庚角为从戊壬四
十五度以上至最高点之角。
春分后,日行戊壬弧为天元经度四十五,其视行四十六日一十○刻一十○分,以日率准之,得平行四十五度二十七分三十四秒,则庚己弧也。己未庚乘圈角,半之,得二十二度四十三分四十七秒。庚甲己角既四十五度即己甲未角,得一百三十五度,以加庚未己角共一百五十七度四十三分四十七秒。未甲己三角形内得甲未己角,即得己角为二十二度一十六分一十五秒,倍之为辛未弧,四十四度三十
图
二分三十○秒。又日行己卯辛弧,为春分至秋分时刻,得一百八十六日七十四刻,其平行为一百八十四度○五分二十四秒,即辛未己弧,当得一百七十五度五十四分三十六秒。辛未己弧内减己角之倍数〈即辛未弧〉四十四度三十二
分三十○秒,馀未己弧,得一百三十一度二十二分一十○秒,求得未己弦一八二二五八六八,又于未己弧加己庚,共得一百七十六度四十九分四十四秒,求得未甲庚弦一九九九二三四二。
既戊壬为经度四十五,今欲求壬至丙太阳最高之点,〈或卯甲庚角〉及乙甲两心之差各几何,依下文论之。己子未三边直角形,既得己角及己未边,求未子线。其法全数,〈万万内〉与己角〈二十二度有奇内〉之正弦,〈一三八九○○○〉若未己弦〈一八二二五八六八外〉与未子边,得六九○七一六
图
八。〈外〉
甲子未直角形既有子甲未角,
四十五度,为庚甲己之交角故。
及未子边求未甲,其法全数〈内〉与未子,〈外〉若子未甲角。
四十五度,为未甲两角
平分子直角故。
之割线〈一四一四二一○○内〉与未甲边〈外〉得九七六八二一○。
庚未弦〈一九九九二三四二〉平分之,得九九九六一七一,午未也。内减未甲,馀二二七九六一,午甲也。
又庚己未弧与半圈,其较三度一十○分一十六秒,平分之得一度三十五分○八秒,乙庚午角也。
若庚乙引之至癸癸未弧,为较,半之为癸庚未角,
求正弦得二七六四五○,乙午线也。
乙午甲直角形,既得甲午午乙两边,求甲乙。用勾股法得三五八四一六,即两心之差。其全数乙卯为太阳本圈之半径,约之得百分之三分半有奇。
又求乙甲午角,其法午甲边〈外〉与全数,〈内〉若午乙边〈外〉与甲角之切线,得一二一三四一三八。〈内〉其弧五十○度三十分,为壬丙,即日躔。从立夏〈天元经度四十五〉至最高丙得五十○度三十分,以加四十五得最高之处为经度九十五度三十○分,在夏至后五度三十○分。其最高冲在冬至后五度三十分。
图
若用秋分前愬立秋四十五度,即用前法,但依前图,更右为左论之。
立秋后至秋分日,行戊壬弧,为天元经度四十五。其视行得四十六日三十八刻一十○分,其平行四十五度四十四分一十三秒,己庚弧也。己未庚乘圈角,
半其弧,得角为二十二度五十二分○六秒。其己卯辛弧一百八十四度○五分二十四秒,即辛未己弧一百七十五度五十四分三十六秒,二率俱如前。次求未己弦。甲未己三角形,既得未角,以减庚甲己角四十五度,得己角二十二度○七分五十四秒。
庚甲己角为甲己未形之外角,必与未己两角并等,故减未角得己角。几何一卷三十二题。
倍之为辛未弧,得四十四度一十五分四十八秒。以减辛未己弧,馀一百三十一度,为未己孤。求得未己
图
弦一八二四五七三六,又于未己弧加己庚,共得一百七十七度二十三分○一秒,求得未甲庚弦一九九九四七八四。
又己子未形求未子线,其法全数〈内〉与己未弦,〈外〉若己角〈内〉之正弦与未子边,〈外〉得六八七三八三三。
又甲子未形求未甲边,其法全数〈内〉与子未边,〈外〉若
未角之割线〈内〉与未甲边,〈外〉得九七二一○六八。庚未弦〈一九九九四七八四〉平分之,得九九九七三九二,午未也。内减未甲,馀二七六三二四,午甲也。
庚己未弧与半圈之较二度三十六分五十九秒,癸未也。平分之,得一度一十六分二十九秒,乙庚午角也。求正弦得二二八二四四,乙午线也。
乙午甲形求甲乙,用勾股法,得三五八三八八,即两心之相距。
图
又求乙甲午角,其法午甲边〈外〉与全数,〈内〉若午乙边〈外〉与午乙之切线,〈内〉得八二六○三七四,其弧三十九度三十三分,为壬丙。以加壬戊四十五,得八十四度三十三分,以减天正象限九十度,馀五度二十七分,为最高过夏至之数。
此秋分前数与春分后数,较差三分,然可不论。盖测午正太阳之高,或多或寡,所差一分即此算内当差一度。今算内差三分,则两测中有差三秒者,三秒居一度中为三千六百分之三,安从觉之。若两心之差,因此三分之差亦复不合,然其较为一千万分中之二十八,至微矣。
右二法皆用天元四十五经度,若用天元六十经度,则一经度之纬度十二分五十六秒,每纬度一分当八刻,若用七十经度,则纬度一分当十四刻。若春分前四十五度,秋分后四十五度亦可用,但蒙气多,难定其确数耳。
古今测候最高所得,前后各异,今录取三家,以备参考。
意罢阁于汉景帝七年壬辰迄崇祯元年戊辰,为一千七百七十七年,多禄某于晋永和七年庚辰迄崇祯元年为一千五百八十八年,所测太阳最高,其法先求夏至之日。
从天正春分迄夏至,其视行得九十四日四十八刻。
图
〈日九十六刻〉夏至迄秋分得九十二日四十八刻,共一百八十七日,以日率求平行,则九十四日四十八刻,行九十三度○九分九十二日,四十八刻行九十一度一十一分。
如上图,甲为太阳本圈心,乙为地心,丙为春分,丁为
图
秋分,戊为夏至,己为冬至,两至线与两分线遇于乙,为直角。次作乙甲辛,遇两心线,辛为最高之点。其戊丙、戊丁两弧并之,多于半周天,则最高在丙戊丁弧内,又丙戊弧大于戊丁,则最高心在丙乙、乙戊两线以内,亦在春分后夏至前。
如甲,次从甲作庚甲壬、癸甲午两直线,相遇于甲为直角,与丙乙、乙戊各平行。夫丙戊弧九十三度○九分,戊丁弧九十一度一十一分,并得一百八十四度二十○分,平分之,各得九十二度○十分,为丙庚丁、庚丁庚,内减丁戊平行一象限,馀○度五十九分,为戊庚弧。其正弦一七一六,为乙子句丁庚,内减癸庚天正一象限,馀二度○十分,为癸丙弧。其正弦三七八○,为甲子股,用句股法得四一五一,为甲乙弦,即两心之相距。
又求甲乙子角,其法子乙边〈外〉与子甲边,〈外〉若全数〈内〉与甲乙子角之切线,〈内〉得二二○二七,其弧六十五度三十五分,日躔春分后至最高之点,为实沈五度三十五分。
两心相距为十万之四千一百五十一,约之为百分之四,以较前第一法所得之数,下无互异,其较为十万之五百八十一,两得数不等,其元测必不等。然此古法,以日躔天正夏至之时刻为根,夏至之定时最为难得,何者。夏至后,天元一经度得纬仅一十三秒,若北极出地四十度之处,用一丈之表测午正日轨高,得二十六度半彊,其景为千万之四百九十八万五千八百一十六,若加十三秒之景,应加千万之六十五分,约之为十万之六分彊,通之为六微,虽复巧手明目,何从觉之。又本地本时蒙气之映高亦得二分四十○秒,又天正夏至未确,若先后一日,即最高之处及两心相距必前后若干度分,以此论之,纤芥参差,谅无足怪,乃愈见斯人之不为牵合,斯术之最为密亲矣。亚耳罢德后多禄某七百四十年,于唐僖宗广明元年庚子迄崇祯元年七百四十八年,测算得最高在实沈二十二度一十七分。〈即夏至前七度四十三分〉不同心之差得十万之三千四百六十五。
白耳那瓦于弘治元年戊申迄崇祯元年一百四十年,测得日躔从春分迄秋分,行一百八十六日九十○刻○十分;从春分至立夏,行四十六日一十四刻○五分,从立秋至秋分,行四十六日三十五刻○五分,因而推算庚己弧,此为四十五度二十九分一十
图
三秒。
前法为四十五度二十七分三十四秒,
行四十六日一十四刻○五分。
前法为四十六日一十○刻一十○分
己卯辛弧,此为一百八十四度○三分二十一秒。
图
前法为一百八十四度○五分二十四秒,
行一百八十六日九十○刻一十○分。
前法为一百八十六日七十二刻三十○分
己未辛弧,此为一百七十五度五十六分三十九秒。
前法为一百七十五度
五十四分三十六秒,
己甲庚为四十五度角,其馀己甲未角一百三十五度,同前,未甲庚线为一九九九二七六八。
己甲未形有己未边,有角,求甲未边,得九七六四八○三。
未午为未甲庚之半,得九九九六三八四,内减甲未,得甲午二三一五八一。
癸未弧三度○四分五十四秒,乙庚午角一度三十二分二十七秒,其正弦午乙二六九七。
乙午甲直角形有两边,求甲角甲乙边,得午甲乙角四度一十五分一十○秒,为立夏离最高之度分。甲乙边三五四八○七,为两心之差,其全数则太阳本圈之半径乙卯。
最高在夏至后四度一十五分一十○秒。
前法为五度三十○分,差○度一十四分五十○秒。
两心差三五四八○七。
前法为三五八四一六,其较三四一一,则一千万分中之三千四百一十一分一万分中之三分有奇也。
推太阳之视差,及日地去离远近,加减之算第八。
按《天问略》等书,皆言地体居天中止一点是也,然各重天高下、大小不等,各天与地球比例之大小亦不等,惟恒星一重天比于向下诸天甚远甚大,以地球较之极微,无数可论。故测候之家,以恒星为求视差之本。
图
如上图,甲为地心,甲乙为地半径,丁辛为日躔最高圈,丙篇高冲圈,日行在最高丁,人在乙,见日躔于外天。〈恒星宗动常静皆是〉己壬己弧为其地平上之视高,然从地心测之,则壬戊为其地平上之实高,两高之差为戊丁己角,或乙丁甲角。若日
行高冲,丙从地心测其实高,仍在戊,与在最高丁等,则从地面乙视之,见日躔于外天庚。从乙丙庚线,定视高为壬庚,较前视高壬己为小,故太阳之实高等,随时所见视高不等,其视差之数亦不等也。
凡有日轨高若干度,欲定其视差若干,先求本时太阳去地远近之数,其法借三大论。〈论日月地相去远近及大小之比例〉中一则曰:以日月食推地径与日轮本天径之比例。歌白泥定地半径与日天半径之比例若一与一千一百四十二。
图
如上前图,甲戊丁为太阳本圈,甲为最高,乙为其心,丙为地心,乙丙为两心之差。日在戊甲戊,为日距最高度之弧,乙戊为本圈之半径,今欲求自地相离之线,曰:戊乙丙直线。三角形有乙戊半径全数,又有两心之差乙丙数。〈三五八四一六〉又
图
有甲乙戊角之馀角为戊乙丙形,而求丙戊边。其法如增图全数〈乙丙内〉与乙丙边,〈外〉若戊乙丙角馀角之正弦,〈丁丙内〉与某数〈增图之丁丙边〉〈外〉又全数〈乙丙内〉与乙丙边,〈外〉若戊乙丙角、馀角之馀弦。
若戊乙丙为钝角,其馀
图
角为丁乙丙,此角之正弦为丁丙,馀弦为乙丁,
与某数,〈增图之乙丁边外〉以所得第二数,加乙戊半径,〈增图之戊〉〈丁全边〉为股第一数,为句各数,自之并而开方,得丙戊。既得丙戊,次以半径乙戊全数为第一率,以所倍于地半径之一千一百四十
图
二为第二率,以丙戊若干为第三率,而求得四率为丙戊所倍于地半径之数。〈见本表〉
若戊乙丙为锐角,其法全数〈即乙丙内〉与乙丙边,〈外〉若乙角之正弦〈即丙丁外〉与丙丁,〈外〉亦若乙角之馀正弦〈内〉与丁乙边。〈外〉次于乙戊内减
乙丁,馀丁戊,用句股法丙丁、丁戊,各自之并而开方得丙戊。
加减差者,太阳本圈中平行与视行之差也。如上论,从天正春分至立夏,日行经度四十五。其在本圈行四十五度二十七分三十四秒,此两行之较为加减差也。太阳从最高下行至最高冲,此半周内应减算。从最高冲上行至最高,此半周内应加算。
如左图,外圈为宗动天之黄道,与地同心,为丙内圈,为太阳之本天,其心丁有最高,最高冲之线过丁心。
图
若太阳在元枵、娵訾、降娄、大梁、实沈,春分前后半周,平行在实沈初度,而视行已至甲,即平行算外应加实至甲之弧或丁乙丙角,得太阳实躔。若在鹑尾、寿星、大火、析木,秋分前后半周平行在鹑尾初度,而视行才至戊,即平行算内减
图
尾至戊之弧或丁乙丙角,得实躔。凡最高左右距弧等,其加减之算亦等,求一即得二。
丙乙丁角形,有丁丙两心差,有丙乙日地相离数,有乙丁丙角,〈上图为钝角〉而求丁乙丙角,为减差。其法全数〈内〉与丁丙边,〈外〉若丙丁乙
角馀角〈即丙丁午〉之正弦〈即丙午内〉与某数,〈外〉又丙乙边〈外〉与全数,〈内〉若某数〈即丙午外〉与乙角之正弦,〈即丙午内〉若丁为锐角。
最高前后九十度必钝,最高冲前后九十度必锐。
其法全数〈丁丙内〉与丁丙边,〈外〉若丁角之正弦〈丙子内〉与某数,〈丙子外〉又丙乙边〈外〉与全数,〈内〉若某数〈丙子外〉与乙角之正弦。〈丙子内〉
用前法推各度分之差,列表如后。
求地半径差法同如上。丁丙边为地半径,丙乙为太
图
阳距地心之数,乙甲为日躔距天顶之数,丁乙丙为视差角,而求乙角为视差之数。其法全数〈内〉与丁丙边,〈外〉若甲丁乙角之正弦〈内〉与某数又丙乙边,〈外〉与全数,〈内〉若某数〈外〉与乙角之正弦,〈内〉简表得其度分,以加所测之数,加者视高
小于日高也。
论日差第九
称日者,日行一昼夜,循宗动一周而复于元界也。其界为子午圈,或地平圈。用子午者,以子正或午正时起算;用地平者,以卯正或酉正时起算也。日分十二时九十六刻,然其实行度、分,日日不等,如太阳甲日午正在天正春分一点,乙日午正春分点。行天一周,满经度三百六十,而太阳尚不及者一度,既至,则春分点巳去离一度,太阳更东行一度,而后成为一日。此一度者,有赢有缩,日日不等,绝非平行。故步日躔、月离、经纬、诸星,凡称日者,皆不用赢缩之日,而用平日。平日者,行赤道一周,并太阳一日之平行,为三百六十度五十九分○八秒一十九微也。〈见本表 据以上原本无
卷数,通阅前后,当以此卷为原本历指卷一
〉