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钦定古今图书集成历象汇编历法典
第五十九卷目录
历法总部汇考五十九
新法历书九〈交食历指〉
新法历书九〈交食历指〉
历法典第五十九卷
历法总部汇考五十九
新法历书九
交食历指一或问:日月薄蚀,是灾变乎﹖非灾变乎﹖若言是者,则躔度有常,上下百千万年如视掌耳,岂人世之吉凶亦可以筹算穷也。若言否者,则古圣贤戒惧修省,又复何说。曰:灾与变不同,灾与灾变与变又各不同。如水旱虫蝗之属,伤害民物者,灾也。日月薄蚀,无患害可指,然以理揆之,日为万光之原,是生暄燠。月为夜光之首,是生湿润。大圜之中,惟是二曜相资相济以生万有,若能施之体,受其蔽亏,即所施之物成其阙陷矣,况一朔一望,两光盛长受损之势将愈甚焉。是谓无形之灾,不可谓非灾也。夫晕珥彗孛之属,非凡所有者,异也。交食虽躔度有常,推步可致,然光明下济忽焉。掩抑如月食入景深者,乃至倍于月体,日食既者,乃至昼晦星见。嘻。其甚矣。是则常中之变,不可谓非变也。既属灾变,即宜视为谴告,侧身修省,是以有修德正事之训,有无敢驰驱之戒。兢业日慎犹惧不塈矣。曰:既称灾变,凡厥事应可豫占乎。可豫备乎。曰:从古历家不言事应,言事应者,天文也。天文之学,牵合傅会,傥过信其说,非惟无益,害乃滋大。欲辨真伪,总之能言其所以然者近是。如日月薄蚀,宜论其时,论其地,论时则正照者灾深。论地则食少者灾减。然月食天下皆同,宜专计时。日食九服各异,宜并记地矣。迨于五纬恒星,其与二曜各有顺逆乖违之性,亢害承制之理,方隅冲合之势,为其术者一一持之有故。然以为必然不爽,终不可得也。惟豫备一法,则所谓灾害者,不过水旱、虫蝗、疾疠、兵戎数事而已,诚以钦若昭事之衷,修勤恤顾畏之实,过求夙戒,时至而救之者裕如,则所谓天不能使之灾,又何必徵休咎于梓裨。问:祲祥于京翼乎﹖然则星历之家,概求精密,尤勤于交食者,何也。曰:太阴去人最近,饶有视差。凡人目所见,人器所测,则视度而已。其实行度分,非人可见,非器可测,必以食甚时知。为定望与日正相对,从是知其实度,从是知其本行,自馀行度,渐可推算也。又因月食知地景为角体之形,月体过之,其距地同而入景之浅深不同,可推日在其本天行与地为不同心也。又因日食,推月距地时时不等,知其有本轮有次轮也。又兼以日月食推日月体之大小,及日月距地之远近也。别有度地之学,因月食可推地在天之最中,其四周皆以天为上,人则环居地面也。又因月食知地景为圆体,而居东者渐远渐后见食,即非月食。以地为先后,特因各所见之时刻为先后也。因以推地为圆体,而水附于地,合为一球也。又以月食与子午线相距远近,知诸方之地经度也。若泯薄蚀于二曜,即造历者,虽神明默成,无所措其意矣。是则交食者,密术之所繇生,故作者述者咸于此尽心焉。今撰历指,有合论,有分论月食,术稍简以附合论之末,日食颇繁,釐为别卷,诸立成表,以类从焉。
界说
凡物体能隔他物之象,使不至目,则为暗体。若以体之一面受光,而光复透射出于彼面,则为彻体。〈如玻璃水晶是也〉
目所司存惟光惟色,而色又随光发见,故解彻体必以通光,解暗体必以其能隔他象。如月掩日,而日全食,昼为之晦,恒星皆见,尔时太阳在外,体质明显,又坚密无比,光力甚厚,乃为月体所隔,不能映见微光,可證月乃全非彻体,而全为暗体。其彻体有二:通明之极全无隔碍者,为甚彻。虽则透光而微杂昏蒙者,为次彻。
光在本体为原光,其出而显他物之象,为照光。日有原光,地与月皆借之为光者,照光也。谓显他物之象者,因他物之势随施随受,有原先后,无时先后也。非如寒热燥湿之类,渐及于物,力尽而止。
原光以直径发照为最光,因而旁及者,为次光。日光正照以直线至于物体,则为最光,有物隔之旁周,映射则生次光。如云之上,日体所照,最光也。云之下,不复见日,而犹有光,是次光也。
满光者,原光之全体所发。少光者,原光之半体所发也。日未全出地平上,所生光为少光,全升在上,则生满光。日未全食时,则存少光,既以复圆,即得满光。景之四周有最光绕之,即景为次光。以景为明者,误也。以影为暗者,亦误也。称景为明暗之中,庶几近之。盖全无光乃为暗,今至夜子初,人在地景至深之中,去最光极远,而近日之物尚能别识,即见景中犹存微光,不失为次光也。
最光所不及为初景,次光所不及则为次景,景与光并行,光渐微,景渐厚,故次景与最光相反,若初景即次光也。
最光全不及之处则为满景,若受正照之微光,即为
图
缺景。景与光正相反,无景之极则为满光,无光之极则为满景。假如甲乙为施光之物,丙为暗球,从甲出正照之光过丙球左右,其切丙之界者,得甲戊及甲己。从乙出光又得乙戊及乙丁。其庚戊辛为最光,全不及之处则满景也。若庚
戊、辛戊以外,则甲乙光体之多分渐照之至乙丁甲己,乃全光之界。即自戊至丁至己,丙球之景渐薄,以趋于尽矣。
太阳光照月及地第一〈凡五章〉
日、月、地三球体,大小不等,地为静体,日月则有诸种行度,则有高庳内外。其去地去人远近不等,法当以大小之比例,及其相远相近之比例,推其施光受光之体势,乃得景之体势,因而得交食之体势。盖交食者,生于景,景生于光。不寻其本而求其末,无法可得,其说五章。
一曰:有两球于此,一为暗体,一为明体,而小大等,即明者以半面施光,暗者以半面受光。
如左图,甲为明球,乙为暗球,小大等,即其径丙丁及戊己各与甲乙线为直角,而丙丁与戊己等,即甲丙甲丁乙戊乙己与甲庚乙辛皆以半径相等,而丙庚丁半球与戊辛己半球亦相等。今于明球之旁,从丙从丁出两切线至暗球之旁,戊巳、戊己与丙丁为平行线,即丙戊与丁己亦平行线也。〈见几何一卷三十三题〉又因
图
丙戊乙及丁己乙俱为直角,即戊丙甲及己丁甲亦俱直角,〈见几何一卷二十九题〉即丙戊丁己线不能割两球而止切两周于丙于戊于丁于己,其所抱为丙庚丁,为戊辛己,是甲乙两球之各半也。若日、月、地三球相等,而月与地皆以半面受太
阳之光,如上所说,则定朔日食,半地面宜皆见之,安得复有南北不等食分,望日太阴全食时,才食既,即生光,安得复有食甚时刻及既内分,今皆不然,可见三球无相等之球。
二曰:明体大,暗体小,则施光以小半,受光以大半。
如左图,甲为明球,乙为暗球,作两切线为丙己为戊庚,从四切点作横线为丙戊为己庚。甲既大球,即己丙戊为锐角,丙己庚角为钝角。如曰不然,或皆为直
图
角,即庚戊丙戊庚己亦皆直角,两切线必平行,而乙球与甲球等,〈见几何一卷二十八题〉必不然也。或己丙戊反为钝角,而丙己庚反为锐角,即两切线不能相交于癸,又不然也。今以两切线相交于癸,明己丙戊为锐角,丙己庚为钝角,即于丙丁
图
戊弧内作负圈角,必钝角矣。于己壬庚内作负圈角,必锐角矣。〈见几何三卷三十一三十二题〉故丙丁戊施光者,不及半圈;己壬庚受光者,又不止半圈也。因此推知太阳照地及太阴,必各照其大半,而暗体所隔之日光渐远,又渐敛渐进,以趋于一处,
即景居暗球之背,不得不为角体之形矣。又因此推求望日先后,人目所见太阴受日之光不长不消者,久之而后生魄,此为何故。盖亦因月体以大半受光,以小半入于人目,光不辄转,而魄未遽见。故未望时已见全光,已望后犹未失全光矣。
三曰:明体小,暗体大,则施光以大半,受光以小半。
如前图,反论之,可明太阴何以照地而地何反隔日之光也。
四曰:大施小受,愈相近,则施者之小半愈小,受者之大半愈大。
如左图,丙为小暗球,甲与乙皆大明球。作庚未直线过三球心以交于左右切线,其乙球之两切线交于午甲球之两切线交于未,即庚未长于乙午,而庚丁未与乙辛午两角,庚丁与乙辛两线,皆相等。则庚未线与庚丁线之比例大于乙午与乙辛,而丁庚未角大于辛乙午角也。〈见几何五卷八题〉又庚未线过三球之心,必截丁己、辛癸两线为两平分,而庚甲丁、乙子辛两
图
形内之甲与子皆为直角,则其馀庚丁两角并乙辛两角并皆等,一直角即两并率等。〈几何一卷三十二题〉两并率之甲庚丁角大于子乙辛角,各减之所存庚丁甲角,必小于乙辛子角矣。次以庚丁甲及乙辛子不等之两角各减庚丁未及乙辛
午相等之两直角,所存甲丁未角更大于子辛午角。又丁戊己弧内作负圈角,必等于甲丁未角。辛壬癸弧内作负圈角,必等于子辛午角。辛壬癸弧之负圈角,既小于丁戊己弧之负圈角,则辛壬癸弧必大于丁戊己弧。〈几何三卷三十一三十二题〉夫辰寅己与辛壬癸,相似之弧也。丑寅卯与丁戊己,亦相似之弧也。
大小圈左右各有切线,其切点过分圈之线,其所分大小圈分各相似,其大小两弧亦相似。
即辰寅己弧亦大于丑寅卯弧,可见明球在近比在远者,尤能照小暗球之多分也。因推知日全食而视为大者,日体去月体远故也。日全食而视为小者,日体去月体近故也。何以分远近。日与月俱有自行圈,与地不同心。其行于自行圈之上下,为最高最庳,则为距地之远近,因而生景之大小也。日既全食矣,又何以分大小。月掩日至既,有时昼晦,恒星皆见,虫飞鸟栖,此为全食。而大月在日内从中掩蔽,虽至食既而其四周日光皆见,历家谓之金环,此为全食而小矣。若然者,日与月与地相去,或远或近之所繇生也。
五曰:小施大受,愈相远则施者之大半加小,受者之小半渐大。
如左图,甲乙皆为小明球,丙为大暗球,乙去丙远于甲,作各切线过三球心之直线,皆如前。次从暗球心丙至各切点作丙丁、丙己、丙庚、丙辛各半径,得丙丁为丁壬之垂线,丙庚为庚癸之垂线,而丁与庚皆为直角,丙丁与丙庚两线又等,则丙癸线与丙庚半径之比例大于丙壬与丙丁,而丙庚癸角又大于丙丁壬角也。〈几何五卷八题〉依显丙辛癸角亦大于丙己壬角,以
图
并前率,为庚丙辛合角,亦大于丁丙己合角,而其弧庚戊辛必大于丁戍己,可见小明球照大暗球,愈远愈照其多分也。今依本图,设丙为地外切线,〈癸辛也〉以内为地景,〈日光过丙大球所出景〉甲乙两小球为月体,其两小球之小大既等,则同以外
切线为外光之界,或为内景之界。惟因月体循本轮行,时居上周,如乙,则去地远。时居下周,如甲,则去地近。以是月食之分数有多有寡,月居影厚处,如甲,左右,则食多。月居影薄处,如乙,左右,则食寡。故曰:月食有多寡者,亦相距或远或近之所繇生也。
景之处所第二〈凡二章〉
凡光以直线照物体,其无光之处则有景之处也。欲于交食时求影所在,理不异此。盖月与地能出景者,不在其受光之面,或其左右必于受光反对之面,日
图
光不照之地,在日食则为月景之处,在月食则为地景之处矣,说二章。
一曰:景与光所居正相反。
暗体得光于此面,射景于彼面,是景之中心与原光之心、暗体之心,参相对如一直线。则暗体隔光于景,
图
使原光之心恒居一线之末界。其正相反之,彼界其景之心在焉。如曰:不然,设原光在甲,其照及乙,乙为暗体,隔光生景。据云景不射丙,〈丙者与甲正相对之处〉为甲乙丙直线而斜射丁,则乙甲丁者,角也。有角则有几何,凡几何皆分之无穷,能出
直线至于无数,而皆至乙丁边。夫甲既为原光之体,
其所照必以直线出之。〈试诸仪器足以为證〉即乙丁皆在受光之地,何自能为乙暗体之景乎。因此明景与光正在相反之两界。论暗体者,其受光之面必向光所出之原界,其生景之面必向景所射之彼界,亦正相反也。论日与月独至两交之处而有食,亦依此理。
二曰:明暗两体任一运动,景随之移。
试以暗体移动其所借之光,随处不一,即所生之景亦随处不一。盖景与光既如一直线,即暗体所居定
图
为景之末界。如直线之首,首移而线尚不移,则是曲线,非直线也。又试以明体移动,设甲为明体,乙为暗体,乙丙为影,则甲乙丙如一直线,如曰明体甲移至丁,丁仍照乙,而乙尚射景至丙,则丁乙丙犹直线也,有是理乎。
问:太阳照室,仅通隙光,光照墙壁,奕奕颤动。太阳既自顺行,墙隙仍无变迁,则此颤动为从何来。或者光与景未必定为直线,而能微作曲势乎。曰:西古博物者亚利斯多言空中尝有浮埃,轻而不坠,微而不显,庄周氏谓之野马,或亦称为白驹。幽室之内,原光既微,次光反厚,即显此物在于光中纷入沓出,能乱光景之界。使目视景絪缊浮动,而实非景动,乃景之界线为浮埃所乱,致使其然也。更以气为證,今观太阳出地,地面以上多生蒙气,气在日体与人目之间,即见日之光界亦如,颤动非独日也。日中晴朗,切视地面,光耀闪烁,如波浪然。炽炭在炉,炭之四周火光煜煜,亦如颤动。凡若此者,一皆繇气而生,在日在地在炭固无颤动之理,是以景必系于暗体,如轮必系于枢轴。光上景即下,光东景即西,必相对也,无相就也。故太阳照地,其光绕地一周,则景在其相冲之界,亦绕天一周。盖日光从其本天直射至于地面,而景在地之彼面,亦直射至于月天。第日体常依黄道中线,则地景亦常依黄道中线。而月行常出入黄道中线之内外,是以月体与地景不得恒相遇合,大都不合时多,合时少,故日月不食时多,食时少,以此。
景之形势第三〈凡二章〉
求食分之几何,必先求景之几何,景几何者,以日月地之大得景之形势,以日月地相距之远近分数,得景之变易大小分数也。此所论则景之形势,后考其变易之势,得景分以定食分焉。凡二章。
一曰:二体相等,其景平行而无穷,明小暗大,其景渐展而无穷。
图
论相等者,證以平行之切线也。如图,甲乙两球等,丙己、丁戊为两球之切线,与两球之径丙丁、己戊遇于切点,皆为直角,则互为平行线。又球等,即径之长短亦等。以遇丙己及丁戊,无不为平行线也。〈几何一卷三十三题〉若两球之周遭切线无数,
图
皆同此论。则引之至庚辛以迨无穷,终平行,终不能相遇。而其形为长圆柱之无穷体。
论明球小于暗球,则推以三角形相似之比例也。如图,乙丙为小明球,丁戊为大暗球。两球之切线丁乙及戊丙引长之,过小球必
图
相遇于甲,成甲丁戊三角形,又从丁戊底作己庚平行线在大球之外,成庚甲己三角形,与甲丁戊相似,则甲己庚角与甲丁戊角相等,其各边各角皆相似,而甲丁与丁戊若甲己与己庚也。反而更之己庚与丁戊,若甲己与甲丁也。甲
己长与甲丁,则己庚亦长与丁戊,愈远愈长,可见大球之景渐远渐拓矣。〈几何六卷四题〉更论丁戊线之内外角,则在内者为锐角,在外者为钝角。故引切线向内过小球,必相遇,引之向外,愈远愈拓,终不相遇而其形为无限长,无限广之角体。又因两球所居远近不同,景之张翕随而变易,故两球相近即乙丙底线为小,其景愈狭,而乙甲丙角形愈短。两球相远即底线为大,其景愈拓,而角形愈长也。
今验诸日食,有食分同而所历时刻不同者,月景之在地面广狭不同也。月与日会,月在日与地之间,或月近地而日在远,则目之见界过月周至日体,其界广,日过迟,其见食时刻多。或月远地而日反近,则目之见界过月周至日体,其界狭,日过速,其见食时刻少也。姑以前图明之,目在甲,乙丙为月体,丁戊为日体,切线甲丁及甲戊为目所见之界,若日在近,为丁戊,即从丁过戊道,近行速,其食时寡。若在远,为己庚,从己过庚道,远行迟,其食时多。皆太阳有不同心圈,而太阴又有小轮所繇生也。
二曰:日、月、地三体大小不同。
凡暗体出角景者,施光之体必大于暗体,否者,其光不能照暗体之大半,而使其景渐小以趋于尽也。试观月食时,月体近地,则入大景,远地则入小景,愈远愈小,必至于尽,安得不信日体大于地体乎。设谓日体与地体或等,则景宜亦等。或小则宜渐大,又当皆为无穷之景,遇望时月体必不能出大景之外,不应有不食之望矣。有不食者,是地景之益远益锐也。月食于地景之中,又有全而且久者,是月径更小于景而,景小于地也。地景之远而益锐者,是日大于地也。此以景理推论三体之小大,略可明矣。若又以日体之大推月地之景,则更有法可考其大小之比例也。昔人因太阳照地所生之景及其远近,其视径时时不同,又以较于他体得其实体之大,说见月离历指中。此独用视径定食时刻分之数,其论实体为景与食之原,略举一二如左。
几何原本论三角形,于一边之两界,出两线复作一三角形在其内,则内形两腰并之,必小于相对两腰,
图
而后两线所作角必大于相对角,如图,甲乙为太阳之径,丙为目从远视之,丁亦为目从近视之。此所谓内外两三角形也。今先以线论,因内形之甲丁乙丁两腰小于相对之甲丙乙丙两腰,则所作丁角比相对之丙角亦近于共用之。
甲乙底近则见大,故丁目视甲乙日径必见大于丙目所视之甲乙径也。次以角论,因内两线所作丁角大于相对丙角,则此内角所对线亦似大于外角所对线,而丁目所见之甲乙大于丙目所见之甲乙也。此太阳视径不同之缘也。
求太阳实体之大,第谷设最高最庳之中处得其距地一千一百五十地半径,全数十万,其半径一十五分三十秒,得正弦四百五十一,以三率算法推其全径,得地之全径五又七十五之一十四,如三百八十九与七十五也。又以其径与其周之比例,得太阳体之立方五千八百八十六万三千八百六十九,地球之立方四十二万一千八百七十五,其终数得一百四十弱,为太阳大于地之倍数也。此其照月照地生角体锐景之原也。
景之作用第四〈凡三章〉
月与地若各以其景相酬报,然如月望,则地景隔日光,令月不受照,有时失满光,有时全失光也。至月朔则月体隔日光,令地不受照,有处射满景,有处留少光而已,说三章。
一曰:月食于地景。
月食在望,缘日月相对,其理明矣。独谓闇虚为地景者,或致疑焉。今解之,月对日受光,藉非日月之间有不通光之实体为其映蔽,则何繇阻日光之直照。若天体及空中之火、空中之气皆通明透彻,不能作障,使月失光也。即金、水二星亦是实体,有时居日月之间,然其景俱不及地,况能过地及月乎。则知能掩月者,惟有地体,一面受光,一面射景,而月体为借光之物,入此景中,无能不食,半进而半食矣,全进而全食矣。
二曰:日食者,月掩之。
恒言月在内,去人近。日在外,去人远。故定朔时月体能掩日光是已。第金、水二星,亦皆时在日内又皆不通光之实体,水星虽小,金星则大于月也。何独月能食日乎。曰:二星虽有时在日内,则去人甚远,远则视径见小,不能掩日百分之一二,而日光甚盛,所亏百之一二,非目力所及。且二星比月去日更近,所出锐角之景更短,不能及地面也。若月体之大,虽不及太白而去地甚近,去日甚远,一指足蔽泰山,又何疑乎。由此言之,求一实不通光之体全掩日体者,惟月为能,又自西而东,不及三十日而周,其行度较于诸天最为疾速,故每望定朔,皆同经度,皆能有食,其不食者繇距度不及交耳。
三曰:因景之径生多变易。
月以距度广狭为食分多寡,一因去交有远有近,去黄道中线有正有偏。一因入地景有浅有深故也。今论其全食者,而大小迟疾犹多变易,曾非一定。盖日在自行本天,月在小轮,相距远近往往不等。日距月近较距远时,更照月体之多分。从月体出景更短,其景至地更小,则日虽全食月体,见小历时亦速也。日与地亦然,以两体相距之远近为地景之大小,使月食时入于地景,在其近末之锐分,则闇虚之体见小,食分少,历时速,皆因三体之相距远近以生大小迟疾。地景月景皆无一定之径,致令随时变易如此。若月景、地景二径之小大又自不等,故日食尽于食既,而月则食既以后尚有既内馀分,盖地景大于月景,故两食皆全其亏复迟疾,无能不异矣。又月食天下皆同,日食则否,日食则此地速彼地迟,此地见多,彼地见少,此地见偏南,彼地见偏北,无不异也。月食则凡居地面者,目所共见。其食分大小同,亏复迟疾同,经历时刻同,唯所居不同子午线者,则见食之时刻先后不同耳。盖月一入景,失去借光,更无处可见其光也。又概论天下日食应多于月食,为二径折半,其近交时加以南北视差,易相逮及,故论一方则日食应少于月食,为月食共见日食,因地故。〈见后卷详之〉
月在景之光色第五〈凡三章〉
月既暗体,当全食时一入地景,遂应失其借光,非复人目可见也。盖可见之物悉无原光,必借外光以显其象,无外光即无从见有此物,安从更显物色乎。今月居厚景,尚有微光可见,更发色象,或赤色,或青黑色,或杂色,此何从生。今略解之凡三章。
一曰:月不独食于地景。
论通光者,有二体。一谓物象遇甚澈之体,易于通射,比于发象元处更加透明,则形若开而散焉。一谓物象遇次澈之体,难于通射,比于发象元处少杂昏暗,则形若敛而聚焉。其遇甚澈者,如舟用篙橹,半在水中发象,上出出于水面,所遇空明气之光,甚澈之体也,则其象散而斜射,视之若曲焉。其遇次澈者,如太阳入地平下,其光照地旁,本宜直上,乃所遇清蒙之气,次澈之体也,则其象合聚而射于地面,凡地平以上皆得其次光,为朦胧焉。〈即昧爽黄昏亦曰晨昏〉此两者,皆以一物经繇两体,其势曲折,皆谓之折照。
图
若一物在一体之中,以一直线入目,谓之直照。
夫同是,日光也。在地面之上能折入于地景之根际,则自地面而上,何独不能折入于景之中际,至月体经行之处乎。如图,甲为太阳,乙为地球,藉非清蒙气能迎太阳之光而成折照,则宜从子出光至丙,从丑出光至丁,切地面径,过而复合于庚,为地景锐角也。今不其然,因清蒙气周绕地球,日光至丙至丁,遇其次澈之体难于透射,则曲而内聚,止于戊己地面矣。而大圜中大气无不受日之照光,光在壬癸者,遇于
图图
蒙气即内敛,至于卯辰,此为初折。从卯辰切地而过,若遂以直线引之,即复合于辛,成卯辰辛杂线三角形,为地之满景。自此以外,全景之中皆得太阳折照之光,与朦胧次光相类,而实为初景,能食望月之满光也。欲求满景之长,姑先依初折之光,引直线复出于蒙气之外。
姑先云者,不宜遽引直线也。盖初折之光至于卯辰,既抵地面,又复内敛,谓之次折,则两线之交尚在辛点之内,今云然者,姑先明初折之理,约定乙
图
辛之数。如太阴之言交,泛言平朔,言本轮也。其次折之理,次二章详言之,求辛点以内之定距率矣。
而借第谷所测清蒙差,与多禄某所定地景角之大,得辛辰庚角三十四分,〈近地平之气差大率如此〉得卯庚辰全角二十五分三十六秒,半之为辛庚辰角一十二分四十八秒。其相对之外角乙辛辰为四十六分四十八秒,〈辛庚辰辛辰庚相对之两内角并〉次乙辛辰三角形,其乙辛辰角既得四十六分四十八秒,乙辰辛为切线与垂线所作角,必直角,此直角与乙辛边如乙辛辰角与乙辰地半径,即得乙辛短线长于地半径七十三倍。若论地之全景,乙庚线尚长三四倍也。夫月食于地景,必依其景之体势,显其食之貌象。今全景之中既以地景兼蒙气之景,则并有初景,有满景。月入于中,随其所至变易光色,无足异矣。或曰:从古论食月者,全属地景。今云不止地景,而更加之气景,此为全景,方之地景不亦愈长愈广乎。则从上古以来,以地径度月体过景之数,以地径定日月之视径,以地径较日月之两高,以地径求日月之去地远近,悉皆乖舛,而当更定新率然乎。抑否乎。曰:不然。所论蒙气之景,谓太阳之光,因于此气,能令全景之中分别厚薄,变易景中之色象,非谓地之径因景而加大也。譬如眼镜,本无厚之体,徒以变易物象显其用耳。且气景之于地景,亦何能加长加大乎。计清蒙出地之高,不能过极高之山,极高之山测其垂线,不能过千四百步,大地之径则三万里,以高山之步数化为里数,而较地径则五千分之一耳。此气之厚,何能加于地径。而云设此论者,有妨于地径测量之法乎。
二曰:月体当食而成赤色,是气景所生。
月全食时,其光色往往更迭变易,其初食既与水生光,当此二际,则成赤色。夫月入地景,果必失光,宜为纯黑,不应复显他色。今赤色者,得无是其本光乎。曰:次光之物,惟无光之处能显其光。一遇大光之体,则次者之光泯矣。今以地景言之,月居其甚厚之际,即甚远于大光,果有自体之光于此,尤宜显著。乃今测之,则在浅见,盛在深见,微可證食时所见非月体自有之光也。故应论定月能食于气景,如上所说矣。然食时亦能变易诸色,何以独言赤色。试观太阳下照,地面受之,论其本然皓明无色,日地之间,或发昏蒙之气,即地面所见时转为黄,时转为赤,皆因所遇之气,如玻璃映目,色青见青,色绿见绿也。今日照地旁,照光所过清蒙之气,因于斜穿而成厚体,月体所显光色尤深,成为赤色矣。试论其所以。
视学家有公论,凡象斜射次澈之体,以垂线为主,曲折通之。初入则聚折而向于垂线,既出则散折而离于垂线也。何谓垂线,盖于澈体之面,过受形之点,作
图
线下垂,则是折照所向所离之线。如图,圆体甲戊乙,方体甲丁戊,皆次澈也。当其面有斜照之光在丙,至甲点而入至乙点,而出则甲丁与丁乙皆为垂线,照光至甲点,而入必聚而折向于甲丁垂线,至乙点而出必又散而折离于乙丁
图
或乙壬垂线。若言光至乙点出,或不照庚而更照己,则是反照之光,非折照之光也。依此申言上章所推地球满景之长。如图,太阳之光遇于蒙气,从壬癸折入作壬卯癸辰线,为初折。又从卯辰折出,作卯午辰未线,为次折。以复合于己,
别生午己未杂线角形,乃因乙己未角生己未辛,及己辛未为外,两角并之得,乙己未内角一度二十○分四十八秒,今设从满景之角己出切线至地球辰,得乙己辰直三角形,则因乙己辰角一度二十○分,
乙己辰角比乙己未角差数甚微,略得四十八秒,故以算景之长,不论为数。
如前比例,得地满景之心长于地半径四十三倍,比月最庳之入景处近地一十一地半径也。
月最庳入景五十四,最高入景五十八。
今图月在景之形势,地球为甲乙内圈,其四周有气,为丙乙圈,气外切边之光复合于卯,是为全景透气之光。自丙至戊,因戊以上所照必聚而止于地面,无从透达也。则光至丙为太阳之外边,所照光至戊,乃其近中体所照,以丙较戊更斜,从庚而来入气处,更曲从辛来之光,已透气而复出更直,故令丙丁线割戊己线于壬为丁己壬角形,是为次光。又为初景,其角形周遭为环体,抱满景而居全景之中也。丁己壬角形既尽于壬,而又展开至癸,左右相交至丑寅,愈
图图
远愈拓,复出乎景矣。则丁己壬以内,壬丑寅以内,皆初景之所居也。因此设月体为子,入景正初景展拓之处,月食既正在其中,将复光,亦如之。是故两时皆显赤色,食甚离于次景入于满景,乃变青黑矣。
三曰:月体当食而成青黑色,是借光所生。
月居食甚之中时显杂色,时但青黑皆须因光而见,若并无光当纯黑色也。前已言既入此界,即无太阳入气折照之光,则所繇见色者,意或月体自有微光乎。曰:凡杂色之映见,皆不繇于纯光,纯光自当无色也。杂色所从著见者,必因湿气居其中间,如虹霓是已。若虹霓是湿云所映,无从可證。试以玻璃瓶满贮清水,别为密室止穿一隙以达日光,瓶水承隙,则光透墙壁,亦成虹霓,大气之体本是热湿,因于地气时重时轻,若太阳之光从地旁过而地景在湿气之中,则月体所至生种种色,亦此理矣。若青黑色,月在满景多见之。则因去光最远,所得希微之光,不足显其本体。故光色近于纯黑,果绝无光,又不能显此色矣。第所谓希微之光者,实非本光,如前言人在地景最厚处,天光尚映照之,近日之物略能别识。若月食时则受光之天去月体最为切近,而诸星环绕四周皆有借光可照月体,较人在地面尚为景之薄处,岂得无微光可借聊显色象乎。何必假此疑为自有之本光。问:合朔以后,月之下半未受日光,而月体微光亦显青黑之色,若无本光,此光又何从而生。曰:生明以后魄显微光,然能去离月体,足知其非本光。去离者,未至上弦,此光渐消渐不可见也。若实为本光,则上下弦前后深夜视之,比朔后之月尚近太阳者,尤为窈黑,其本光愈宜显著。今为不然,深夜即无,初昏即有,其为此时地面反照之光甚易明矣。
此论月为暗体,绝无本光,与月离历指四卷第二十六所论者不同,盖西土原有此二说,不妨互存之。
日月食有定时第六〈凡二章〉
日月交食皆有定时者,在月则因地景,在日则因月景,景之推移既随日躔所至,终古不爽。又月行本道,所距黄道度分亦有一定之法,是以一在定朔,一在定望,当食必食,多寡、先后、上下、千百世可知也。说二章。
一曰:地球在天心。
日食恒在定朔,月食恒在定望者,何也。地球在天心故也。验诸日食,必两曜同居一线,而月在地与日之间,正隔日光于地。又验诸月食,令日月不相望于一直线,两界之末则终古无食也。设地不居天中,或偏近于黄道之上下左右,则食不在半周,而月食之冲非太阳所在矣。〈古法以月食冲简知太阳所在〉如图,甲为地,从甲心
图
作乙丁丙戊圈,为宗动天之地平,则甲必为天之心也,何者。从乙出直线至丙丁至戊亦如之。乙为东,并为鹑首初度。丙为西,亦为星纪初度。丁为鹑火,戊为元枵,皆初度也。则有视学之公论三:其一曰:月所视物必从直线乃见之,使目
图
在甲能遍见乙丁丙戊,即甲乙、甲丁、甲丙、甲戊、皆直线也。其二曰:若光从一窥表出,能射黄道正相对之两点,必为径线。此乙丙及丁戊能过甲,亦如光过窥表,甲能至黄道鹑首、星纪等宫,正相对之初度,则乙丙及丁戊必为本圈之径。
更试测日月定望时,得并在地平,此出彼没,若距度同,即日月略居其一径之两末,则乙丙及丁戊为圈径无疑也。其三曰:凡圈中有多径线交而相分,其两分线必等。此两径乙丙及丁戊交而相分于甲,即甲乙、甲丙、甲丁、甲戊线皆相等。又几何一卷第十七,三卷第三界说,皆言圈中一点所出多直线,至其界皆相等,即此点定为圈之心。今甲点出甲乙甲丙等直线至乙丁丙戊各界诸线皆相等,即甲必为本圈之心。因此推之地球在天之心,甚易明矣。
二曰:食之大小疏密,因月距度。
昔人测日月食必在正中二交,月体去交渐远,则食分渐少,以至无食。何也。月以本体掩日,而日为之食,又以本体入于地景而自为食。故恒言日、月、地居一直线之上则食,偏则否。三球之所以偏者有二:一则日体恒行黄道中线,地景恒在其正冲度分。一则月行常出入黄道中线,是故有时不入地景,则食与不食,皆因月行本道与日与景之距度多寡而已。若其距度较日月景之二径折半,或大或等者,必不食也,小则必食也。愈小则食愈大也。但月与景之二径折半大不过一度,日与月之二径折半止三十馀分耳。故两交左右之距度或在阳历或在阴历,各有食限。不入食限者,虽遇朔望无缘相及,故一岁之中不能多有食矣。即入于食限而去两交有远有近,则其距度有广有狭,即食分有寡有多,相因致然,不能齐一也。
日月食合论第七〈凡一章〉
日食与月食不同势,食日谓之障食,食月谓之藏食。何谓障食。日为诸光之宗,月与星皆从受光焉。月之食日,非真食日也。定朔则地与月与日自下而上为一线,相参直,月本暗体,今在日与地之间,以暗体之上半受光于日,以下半射景于地,如屏蔽然。特能下掩人目,而不能上侵日体,日之原光自若也。虽人见为食,而实非食也。何谓藏食。定望则日月相对,日光正照之,月体正受之,人目正视之。若于此际经度相及,适及两交,日与地与月,亦为一线,相参直,而地在日与月之閒,地既暗体,以其半体受光于日,以其半体射景于月。若月体全入于景中,则纯为晦魄,必待出于景际,然后苏而生明,如没而复出者。然是则可谓真食也。总之,日月两曜若同行一道之上,则每朔每望无不食矣。日、月、地三体若并不居一直线,则永无食矣。惟各行于一道,时及于两交,故日与月皆隔五月而一食,或六月而一食,岁岁大率有之。不食者,半食于夜,日食则此方所见,他方所不见耳。其食也,日体恒居一直线之此界,其彼界则月体、地体叠居焉。月居末界,即月面之日光食于地景矣。地居末界,
图
即地面之日光食于月景矣。如上图,甲为地,己为日,卯辰圈为黄道,乙丙为白道,其大距〈两距之最远〉五度弱二分,丁戊为两交,〈即龙头龙尾亦名罗㬋计都〉论月食日照地球,其光自庚辛至地,切两旁过之,而复合于壬,自甲至壬,角体之形为地景。地景
之心恒随太阳而行黄道中线,若躔处去两交远,二径折半小于两道之距度分,月行本道,从旁相过不能逮及,则不食矣。若正遇于两交或交之左右,二径折半大于二道之距度分,则两相涉入,月为之食,其食分多寡在距度广狭,距度广狭在去交远近也。论日食则人目所见恒在地面,推得实会,仍须推其视会。若仅据实会,则是地心之见食,非地面之见食。凡有无多寡,加时先后,悉皆乖失矣。如图,丁为月,或正居于两交,或在交之左右,日月二径之各半,合之小于距度分,则月能掩日,日为之食,不然则不食也。所谓实会、视会兼推则合者,地面所见,推食于地平以上,至天顶之正中,则独推实会,便为视会,自此以外地面所见先后、大小、迟疾,渐次不同。如图,人在地面,癸依丁月之径适满太阳之庚辛径,则见为全食。若人在地面,子依丁月之径,乃见两切线所至为己寅,则月掩太阳,止于己庚半径,见为半食矣。大凡日欲食时,月不能离躔道一度强,自此以上无缘相涉,故定朔之日有食时少,无食时多也。〈以上原本历指卷九交食之一〉
日月本行图第一〈凡二章〉
日居本圈,月居本轮,行度参差,因而有交食,因而每食不同。此略图,二曜本行以明交食之原,月离图独言朔望者,交食时必在其本轮内圈之周也。
太阳本行图
甲为地球,在天心,其大小之比例难可计算,略言之,则地之与天若尺土之与大地也。如图,外大圈为黄道,与地同心,内圈为太阳本天,其心在乙,乙之离地心,依第谷算为全数十万分之三千五百八十四,约
图
之为百分之三有半也。其最高今时在鹑首宫六度,为丙,太阳右行从辛过内,一周天而复于辛,为三百六十五日二十三刻三分四十八秒,是谓岁实。任躔某宫某度分皆以地心甲为主,而地心所出直线至戊黄道指,为太阳之实行。
其平行则又以本圜之乙心为主,故人在地所测之
实行,时速时迟,而太阳因最高在北任分本圈,则北为大半,故北六宫之日数多于南六宫几八日有奇也。
依此见求太阳之躔度,必用两法,一者定其平行,如随乙丁己直线窥之,从乙心见黄道上之己点。二者定其实行,如随甲丁戊窥之,乃从地心见黄道上之戊点。先得其平行,又以加减求实行,而平实之差为戊己弧,以甲丁乙三角形求之,即得也。其自丙过秋分至庚,两行之差必减平行而得实行。自庚过辛春分至丙,则加于平行而得实行。若用表则从丙最高起算,或从庚最庳起算,至日体之本度为引数,以求加减之度。
太阴朔望本行图
月离之术依歌白泥论有本圜,有本轮,有次轮,本轮之心依本圈之边满一转,即次轮之心依本轮之边得两转,故朔望时月体皆在次轮之最近。最近者,近于本轮之心也。因是不用次轮但以最近处为界,得
图
圆圈。月离历指谓为本轮之内圈,此可名朔望之小轮也。
假如丙丁戊为太阴朔望时之本圈,则与地同心。〈因无差故设为同心〉本轮为乙丙丁,其心在本圜之边,甲右距日得每日十二度一十一分,其最高在乙,最庳在己,月
体则又居次之边左行,自乙至丙而己而丁,谓之引数。最外有黄道为辛庚,若从地心出直线上至黄道,而次轮心正居此线之上,则所指者,为太阴之平行度分也。又从地心出直线上至黄道,而月体正居此线之上,则所指者为太阴实行度分也。凡月转或在高或在庳,正当一宫初度〈乙也〉或七宫初度,〈己也〉则平行即是实行过此必有两行之差则以差数加减于平行度分,得其实行度分。又月在乙丙己半转,则以减得之,若在己丁乙半转则以加得之。以在朔望,故平实行相距之极大差不过四度五十八分二十七秒,〈甲丙甲丁是也〉过此为两弦之差则更少与交食,无与月离,历详之。若用不同心圈论,则并不用此本轮其加减平行度分而得实行度分。理则一也,因日月以平实分本行,故平朔平望时两体未必正相合正相对,凡实会之或先或后,日月各以其平行直线相遇而合为一直线,则是中会。
实会中会视会第二〈凡三章〉
测天约说言日月之行有隅照,〈相距三之一〉有方照,〈相距四之一〉有六合照,〈相距六之一〉然悉无交食而独相会、〈朔也亦名合会〉对相,〈望也亦名照会〉则能有食。故本篇所论者,止于相会、相对也。抑会者,总名也。细言之有实会,有中会,有视会。三者皆为推步之原,故言交食之术,必先言相会、相对,言相会、相对之理,必从实会、中会始。
实会中会以地心为主
实会者,以地心所出直线上至黄道者为主,而日月五星两居此线之上,则实会也。即南北相距非同一点,而总在此线正对之过黄极圈,亦为实会。盖过黄极圈者,过黄道之两极而交会于黄道,分黄道为四直角者也。则从旁视之虽地心,各出一线南北异纬,从黄极视之即见地心,所出二线东西同经,是南北正对如一线也,是故谓之实会。若月与五星各居其本轮之周,地心所出线上至黄道而两本轮之心俱当此线之上,则为月与五星之中会。日无本轮、本行圈,与地为不同心。两心所出则有两线,此两线者,若为平行线,而月本轮之心正居地心线上,则是日与月之中会也。盖实会既以地心线射太阴之体为主,则此地心线过小轮之心,谓之中会矣。若以不同心圈之平行线论之,因日月各有本圈,即本圈心皆与地心〈即黄道心〉有相距之度分,即日月循各本圈之周右行,所过黄道经度必时时有差。〈与地不同心故也〉其从地心出直线过日月之体,上至黄道,此所指者为日月之实行度分也。设从地心更出一平行直线与木圈心所出直线偕平行而上至黄道,此所指者为日月之平行度分也。盖太阳心线与地心一线平行,太阴心线亦与地心一线平行,恒时多不相遇,至相遇时两地心线合为一线,则是日月之中相会。若太阳实行之直线与太阴实行之直线合为一线,则是日月之实相会。合会、望会皆有中有实,其理不异。
先依小轮法作图,甲为地心,亦为黄道心,亦为太阴本圈心。
太阴与地同心者,为用本轮故。盖本轮周即太阴圈心绕地心之周,其理一也。
乙为太阳本圈心,〈与地不同心〉太阳在丁,太阴在戊,甲戊丁线直至黄道圈,得辛,指日月实相会之度。如太阳
图
在丁,太阴亦在甲辛直线上,为庚,而此线至黄道圈得丙,即指日月实相望之度。若太阴在癸,与太阳不同一线之上,乃过月本轮之心已而至黄道壬,此直线之所指则日月中相会之度也。如月在庚,从地心出平行线甲子与甲壬,太
图
阳平行为一线而至黄道,子亦指日月中相望之度矣。
次依不同心圈法。如后图,黄道与太阳之本圈皆同前,独太阴无本轮而易为本圈,其心与地心不同在甲,乃在丙,此亦以日月并居一直线为实会。如太阳
图
在丁,太阴在本圈之边戊,地心所出甲戊丁线至辛,则所指为实会。而正对月体,至黄道寅,则所指为实望。若中会、中望则以平行线为主,盖甲壬为地心所出直线,既偕太阳本圈心所出过日体之直线乙丁为平行线,又偕太阴本圈
心所出过月体之直线丙庚为平行线,则是两偕行之直线合为一甲壬而至黄道,故所指者为日月中相会之度也。其至相对之黄道上为癸,则所指者为日月中相望之度。设过此交会之时,太阴在丑,则月圈心出者为丙丑线,地心出者为甲己线,两线自偕为平行,而甲壬与乙丁自偕为平行,甲壬甲己不得合为一线矣。故地心所出之两偕行线能合为一甲壬者,必指中交之度为日月相会之共界也。
实会中会相距无定度
日月本圈各与地不同心,故两圈心所出直线各与地心所出直线虽恒为平行线,而又与地心所出直线,其相距广狭恒无定数。设日在本圈之最高,月在本圈之最庳,其实行所至即平行所至,则中会即实会矣。或太阳在最庳,太阴在最高,或两最高两最庳在黄道上同度,则中会、实会亦皆无距度也。惟日月去本圈之最高及最庳右行渐远,则地心所出平行直线渐相去,至半圈周则甚相远,而为实中两会之相距最大差。
图
假如甲为太阳之最高,乙为太阴之最庳,若太阳在甲,太阴在乙,即两本圈心及地心所出直线上至黄道,皆合于甲乙线,则实会无分于中会也。若太阳至丙,太阴至丁,去最高各不甚远,则地心所出辛平行线,距本圈心所出直线亦
图
左右稍远,即中会亦稍远于实会矣。又使太阳在戊,太阴在己,则三直线相距更远,而实会、中会相距亦更远,此则以太阳之引数九宫二度得戊辛弧二度三分一十五秒,应减以太阴之引数八宫二十八度,得辛庚弧四度五十八分
二十七秒,应加依法合之,得戊庚弧七度○一分四十二秒,为太阳太阴实会相距数。
实会中会互相随因有变易
实会与中会多不同时,或中会在先,实会在后,或实会在先,中会在后。惟日月各居其本圈之最高或最庳,或一居最高,一居最庳,则中会不分于实会。〈因平行度乃正是实行度〉即不用加减度分,若彼此俱加于平行度,或俱减于平行度,而所加减之度分等,则中会亦不分于实会也。〈两均数相减若俱等无所试故〉又依黄道右行论之,使中会之时太阳之实行在前,太阴之实行在后,则实会在前,中会必随而在后。〈月行速过中而得实会〉若中会时太阴在前,太阳在后,则实会必后于中会也。〈实会之后月乃过中〉若太阳与太阴或皆在本轮中转之半周,〈从最高至最庳〉则两曜所得加减度,其一较狭者,必在前也。或皆在本轮正转之半周,〈从过庳至最高〉则两加减度,其一较广者,必在前也。若其不同在最高庳之间,而各居一半周,则过最高者在前,过最庳者反在后矣。
如图,太阳在本圈,太阴在次轮,外圈为黄道,从地心
图
出直线至黄道而过本轮心,所指者为日月两平行度之中会。盖地心所出日月两平行线合为一线也。若地心线从中会线之左右过日月两体而至黄道,所指者为日月之实行度,而两线相距之广,即日月相距之度。法应化为时、刻、
图
分,以加以减于中会,乃得实会也。又日月平行同在甲或在乙,加减度不同类,〈一实在前一实在后〉则两率并之得日月相距之度。若日月同在丙丁戊己,加减度同类,〈或都在前或都在后〉则两率相减之馀为日月相距之度也。依本图论,日月在甲则以太
阳之加减度加于平行而得实行,〈在前故也〉太阴则减之而得实行。〈在后故〉其所差时刻则以加于中会得实会也。〈月过中而逐及于日故〉日月在乙其加减度则太阳用减,〈在后〉太阴用加,〈在前〉其时刻则相减以得实会也。〈既会之后月乃过中〉若在丙,太阴之加减度大,太阳小,皆减之。其时刻则加之,以得实会。〈月欲及日故〉若在丁,太阳之加减度大,太阴小,亦皆减之,其时刻亦减之,而得实会。〈月已过日故〉若在戊,太阴之加减度大,太阳小,皆加之。〈皆过中故〉其时刻则减之得实会。〈月已过日故〉若在己,太阴之加减度小,太阳大,皆加之,其时刻亦加之得实会也。〈月欲及日故〉总论之,行度在中会前即当加,〈甲日乙月戊己之日月〉在中仑后即当减。〈甲月乙日丙丁之日月〉时刻月实行在日后则当加,〈甲丙己是〉月实行在日前则当减也。〈乙丁戊是〉
推中会实会元法第三〈凡五章〉
日月同居黄道经度,分秒不异,是为正相会。正相会者,实朔也。日月相距正得黄道半周,分秒不异,是为正相对。正相对者,实望也。其推步之法因二曜之实行度不同,其实行之变易又时时不同,故先以平行求得其中相会、中相对,而后渐得其实相会、实相对焉。第中会之法以纪首,〈甲子为纪首〉以每年每日每时之平行度分推步易得耳。实会法必用几何术中三角形弧弦切割诸线,非是则无从可得,故今交食历中所列诸表不过求中求实两法,而求实甚难,不得不繁曲,不得不详密也。
求中会
月行黄道视日行甚速,其在后也,能逐及于日,其既及也,又超于日前。其在朔也,有时隔日光于在下,其在望也;有时失光于地景。求朔望法先定太阳之平行度分,以求太阴距日之度分。若同居黄道经无距度分秒,则为朔。若相距正得半周则为望。外此则中会在先,必减其已过之时刻,而得中会。若中会在后,则加以不及之时刻而得中会。
假如壬申年三月十六日癸丑,日月相望,求太阳平行。其纪首为天启四年甲子天正冬至后第一日子正,时太阳在九宫○度五十一分四十五秒,至本日癸丑午正时,得中积时为八年一百三十五日六时,用太阳平行度,每年一十一宫二十九度四十五分四十一秒,每日五十九分八秒二十微,每小时二分二十七秒五十一微,并得中积度为三千○一十一度三十八分四十七秒,加纪首前宫度得总数满平周,〈三百六十度〉去之馀四十二度三十○分三十一秒,为本日午正时太阳躔大梁宫之平行度分。
次如前法,求同时太阴中积度分一百二十九度三十七分二十二秒四十微,每日一十二度一十一分二十六秒四十一微,为太阴自太阳平行度分。加纪首前十度一十七分三十六秒五十三微,并得二千六百九十九度七分二十四秒,满平周,去之馀五宫二十九度七分二十四秒,为本日午正时月距太阳之经度分。以减半平周,为不及者五十二分三十六秒,未得正望。求其时,用不及度三十分二十八秒三十七微为一小时,其馀得时四十三分三十三秒,为正中望,算外得未初二刻一十三分三十三秒。
求引数
凡日月在最高或最庳,其实行与平行者无异外。此则不同行而两行相距又无定数,故从最高右行,指其平行所至黄道之弧,为引数。因之以求太阳太阴两处所差加减度,若太阴则从其本轮之最高起算,左行为引数之弧也。第须先定日月在中会时之平行度,如前,太阳正午在大梁宫十二度三十分三十一秒,一小时又行二分二十七秒五十一微,尚未至中会,须行四分一十五秒〈并小时〉得中会时刻,以加前得数,其中会平行度在本宫一十二度三十四分四十六秒。其正相对为太阴平行度分,则在大火宫矣。若太阳平行度正合于最高,则无引数,亦无加减。过之即相减,不及则于平行度外加一平周〈三百六十度也〉而减最高,馀为引数。假如最高每年行四十五秒,从甲子至壬申年三月,得六分一十七秒,以加于纪首之最高得三宫○五度五十六分五十八秒,并得三宫○六度○三分一十五秒,为太阳最高行度。因太阳平行度在二宫,不及,加平周减之,得十宫○六度三十一分三十一秒,为太阳中会时引数。同时依太阴每年之本行二宫二十八度四十三分八秒,每日行一十三度三分五十四秒,其中积得二千四百八十度五十九分五十三秒,加入纪首前六宫一十七度四十六分二十三秒,满平周,去之得五宫八度四十六分一十六秒,为太阴壬申年三月中会时之引数也。
求实会
法先求太阳加减度,依前所得最高及平行作图外圈,为黄道,从春分向左计其平行度,从地心出直线指之,次从心又出一直线,至最高度。线上任取一点
图
为太阳本圈心,从太阳圈心又出直线与平行度之指线为平行线,至黄道。更从黄道心〈即地心〉出直线,过太阳体之心,至黄道,指其实行度也。
如图,外圈为黄道,其心甲出直线至丁,即前所推太阳平行在大梁宫十二度,
又出直线至三宫六度,为当会时之最高行度。内圈为太阳本圈,其心乙出直线过太阳至己,更作甲丙直线引至戊,指太阳之实行度,即戊己弧为加减度,应推丙角,用甲乙丙三角形,如法求之。
如图,引数之馀弧为丁辛或己辛五十三度二十八分二十九秒,〈止论角故异弧同度〉即丙乙辛外角也。甲乙两心之差为全数十万分之三五八四,今以弦线求加减度,先依甲乙线作甲乙庚直角三边形,用句股开方,求弦线。其比例为甲丙线与甲庚丙角之正弦,若甲
图
庚线与甲丙庚角之正弦,得一度三十六分五十五秒,为太阳加减度。若用切线则更省,以全数加两心之差数,得一○三五八四,恒为第一率,又相减得九六四一六,为第二率。引数之角随时不一,半之而求切线,为第三率。如法求得
第四率,为切线,查其本度分以减半引数,馀为加减度。若本图,则引数馀弧之角半之为二十六度四十四分一十四秒,其切线五○三九○,为三率。如法得第四率四六九○三,为二十五度九分四十一秒之切线,以减半,引数得一度三十六分三十三秒,为太阳加减度也。
次求太阴加减度,按西历近世名家,先有歌白泥,后有第谷,从前所论会法,两家之说略同,至论太阴则第谷之术更为精密,今先言旧法,次言密法。
图
旧法曰:如图,黄道内作同心圈,从太阳平行度越半周而定太阴平行度之一点,从心出直线至此点,必为本圈之过心线,而指本轮之心。次从本轮最高左旋,查其引数,又从黄道心作一直线过太阴体,两线所至黄道间得一弧,此弧
为太阴之加减度也。〈加减度即名均数〉
假如太阴平行度在大火宫正对太阳,其引数自戊左行至丙未,及半周,月体在丙,两直线并出甲,甲乙戊指平行度,甲丙己指实行度,戊己弧为所求加减度。其求之者,甲乙丙三角形也。若用句股法,则自丙至丁下垂线开方,求得甲丙弦,则甲丙线与甲丁丙角若丙丁线与丁甲丙角也。如用切线,则甲乙全数十万,本轮之半径乙丙八六○○,相加得一○八六○○,相减得九一四○○,又半引数求其切线如恒法,即得均度之切线矣。以此推步交食,未免彻差,第谷新法更为详密,鲜不合者。今诸列表悉用此术,故应说其义指如下文。
密求实会〈第谷法〉
月离历指论太阴之本行,故备晦朔弦望。此说交会,故图说止于朔望也。太阴交会仅用三圈:一为本天,一为本轮,一为次轮。本天即本圈也,与地同心,负本轮之心,其半径当十万,则本轮之半径得五千八百,从最高左旋,负次轮之心。如次轮心从最高丁行至
图
己,其自行度即表中所名引数。用以求加减度,加减度即均数也。若本轮在子或寅,则月体在庚自行在一宫初度或六宫末度,则无引数可计,亦无均度可求矣。若本轮在丑,则月体在丙自行,得三宫初度为交会时之极大差,欲得此数,用甲乙丙三角形求之,甲乙线为全数,乙己与巳丙相加,得乙丙为八千七百,甲乙丙角系自行之象限,必为直角。依前法,以切线求乙甲丙均度角,必得四度五十八分有奇。若自轮在卯,为十宫,月体在辛,必用两三角形乃得均度。
图图
其一为甲卯辛形,所求均度为卯甲辛角,形中特有全数,无从得角。宜先推卯己辛三角形,形有本轮之半径卯己,有次轮之半径己辛,有引数馀弧之倍角卯己辛,如法推得卯辛线及己卯辛角,以减于引数,得其馀弧之数,为甲卯辛角。因此可求卯甲辛角,为均度也。更论次轮之周月体循而右旋,其半径仅得本轮半径之半,以较全数得十万之二千九百,两半径并得八千七百,为会时所用之数。以推最大均度。太阴在次轮,从最近庚起算,恒倍本轮行。如丁己为
图
本轮之一象限,而太阴行小轮,从庚至丙得半周,是自行得半周,太阴行全周。故前言本轮在子在寅,月体至庚,悉无加减数也。今依图求太阴均度如前,设得其自行五宫八度四十六分一十六秒,距太阳半周。其经度在大火宫一十
二度,则本轮在乙,从地心引直线为甲乙全数,从乙出直线至自行之限丙,必与中最高线甲戊为平行线,而定引数为庚丙倍引数,从最近右旋,得太阴在次轮丁,从乙至丁引乙丁直线,则得乙丙丁三角形,其乙丙丙丁两线为两小轮之半径,乙丙丁角为倍引数〈辛壬丁是〉之馀角,〈丁辛弧是〉即可求丙乙丁角与乙丁直线也。又甲乙丁三角形,欲求乙甲丁均度之角,以切线算之,宜先得己乙丁角,以偕全数及乙丁线,乃得其所包角矣。法见下文。
如图,求丙乙丁角倍引数,〈辛壬丁也〉得三百一十七度三十二分三十二秒,馀〈丁辛〉四十二度二十七分二十八秒,为乙丙丁角其馀角。〈乙丁两角也〉总而半之,得六十八度四十六分一十六秒,其切线得二五七四三○,为三率。两轮之半径相加得八七○○,为一率。相减馀二九○○,为二率。算得第四率切线八五八一○,其弧四十度三十八分,以减前总馀角之半数,得二十八度○八分一十六秒,为丙乙丁角也。次求乙丁线,则丙乙丁角之正弦〈四七一六○〉与丙丁,〈二九○○〉若乙丙丁
图
角之正弦〈六七五○五〉与乙丁线,算得四一二九,次以甲乙丁大三角形求均度,先得己乙丙角,〈引数之馀未满半周〉以加丙乙丁角,得己乙丁角四十九度二十二分。其馀角〈甲丁两角〉总而半之,得六十五度一十九分,查切线二一七五八二,为三率。以乙
丁线加全数,共一○四一二九,为一率。相减得九五
八七一,为二率。算得第四率切线二○○三二○,其弧六十三度二十八分一十七秒,以减前六十五度一十九分,馀一度五十分四十三秒,为所求太阴均度,与列表合。
今以两所得均度,求实会时,查图视均度,或以加于平行度,或以减于平行度,即见太阴距对处若干,或过之,或不及,则以其相距之度分化为时刻,依前法或加或减于中会时刻,必近于实会时刻。
如前,推壬申三月月食,其会时,太阳之平行在实行后,则以均度加于平行,得实行。太阴之平行在实行前,则以均度减实行,又以二实行相较,见太阴视正相对,不及者三度二十七分三十八秒,化为二十七刻三分四十五秒,以加前中会,算外得实会在戌正二刻二分一十八秒。
复求实会时
日月之两实行变动不居,非一圆形能尽其理。几何家欲径测径推,无法可得。故须先用平行以渐推其实行,顾又非一推可遽合也。盖初用之引数,其所指者中会之引数,非实会之引数。则其加减度所推实时,特近于实时,非正实时也。法宜更求中实会之间日月自行度分,依加减时,法或加或减于前之平自行,乃得次引数。求其均度,复查二曜实相距度,化为时刻,或加或减于中会时刻,乃得正实时刻。若三推之终,所得时刻分秒不异于次得,即合天无疑矣。假如前得差二十七刻三分四十五秒,其间太阳复平行一十六分四十七秒,以加初平行得一宫一十二度五十一分三十三秒,减其最高〈最高不动即用前数〉得自行一十宫六度四十八分一十七秒,馀弧〈至满周〉五十三度一十一分四十二秒,半之而求切线得五○○七○,为三率。以全数加不同心差为一率,相减为二率,算得四率四六六○五,其弧一度三十六分三十四秒,为太阳次均度也。
太阴中实会之距时间〈即前二十七刻有奇〉复平行三度二十七分二十八秒,以加前经度,总得经度七宫一十六度二分二十四秒,为本轮居本圈之处。而本轮此时
图
间亦向右自行三度四十二分三十一秒,以加前自行,得次自行五宫一十一度二十八分四十七秒,即次引数也,为次轮心居本轮周之处。倍之,得太阴居次轮周之度也。借前图,则乙丙丁角今为三十五度二分二十六秒,馀角〈乙丁两角〉
总而半之,得七十二度二十八分四十七秒,其切线三一六七六八,为三率。一二率如前算得一○五五八八,其弧四十六度三十三分,以减前半弧七十二度二十八分四十七秒,得二十五度五十五分二十二秒,为丙乙丁角。次求乙丁线,则此角之正弦四三七一六,为一率,丙丁半径为二率,乙丙丁角之正弦五七四一六,为三率,算得三八○八,为乙丁直线也。今求均度以自行馀之甲乙丙角,并丙乙丁角,为己乙丁角四十三度二十六分三十五秒,馀者〈甲丁两角〉总
图
而半之,得六十八度一十六分四十二秒,为三率。第一及二为乙丁线,一加一减于全数,〈甲乙也〉算得二三二五九六,求应减之度,而得次均度一度三十二分三十三秒,又以太阴次均度加于太阳次均度,见太阴视正相对不及者三度
○九分○七秒,化为时刻,得二十四刻一十二分一十七秒,以加于中会,算外得实会在戌初三刻一十分五十秒。