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钦定古今图书集成历象汇编历法典
第六十卷目录
历法总部汇考六十
新法历书十〈交食历指二〉
新法历书十〈交食历指二〉
历法典第六十卷
历法总部汇考六十
新法历书十
交食历指二推会时简法第四〈凡四章〉前依几何法,用日月行度推会时者,论其所以然也。若恒时推步,别用诸表。诸表虽从图出,其用之甚易不烦,故名简法。然以此便初学耳。明理之家,正须从难处入,不宜恃此为足也。
图
列表法
交会表从前图出者,止均度二表。〈即加减度表〉一为太阳均度,一为太阴均度。论太阳如图,甲丙、乙丙两直线至黄道之相距弧为均度,用三角形法求甲丙乙角,则与求丁戊弧不异。盖丁戊能代丁己,繇甲丙乙角
图
能代丁甲己角。〈见几何一卷二十九题〉但丁甲己非三角形,无从可得均度。故用甲乙丙,则恒有乙丙全数,有甲乙两心之相距,〈三五八四〉又有自行之正或馀角,如庚乙戊角,即周圈之上任所至,可以三角形推得均度也。论太阴如左图,独交会时其
图
本轮与地同心,则有本轮之加减度最大者,为次轮之最远,在最高最庳之间。因月体至此去本轮心最远,故其二轮之半径必合为乙丙直线,而指月体。其数八七○○,又有甲乙全数,有本轮上自行度丁戊,成甲乙丙三角形,依前法
图
可推乙〈阙〉丙角之均度外,此则月居次轮最近或最远之左右,从地心出直线指实行,即月体所居无两半径合并之数。故所求均度非一三角形可得,须用两形求之。如图,月居丙,因在次轮之,左必得乙丙直线,乃生乙丙丁及甲乙丙两三角形矣。求中会时历元后,推首朔至二百年,每年可当历元。法先定崇祯元年戊长天正冬至后第一日子正时为根,而恒减通闰一十日六十○刻一十一分一十二秒,遇闰年多减一日,不满数加朔策二十九日一十二时四十
四分三秒,减之得次首朔。若用加法则以太阴年〈十二朔策〉三百五十四日八时四十八分三十八秒,加所得之数,而减太阳年三百六十五日,遇闰年则三百六十六日,不满亦加朔策减之。
历元前总甲子亦于每甲子年定首朔,表自六十六甲子〈天启四年〉逆愬而上,每加六十太阴年,满朔策去之,馀为三日七时一十三分○六秒。依此递加共为若干甲子而得若干总数,满朔策去之,馀为本甲子年首朔也。更有每年零用表与历元后二百恒年同法,亦岁减通闰,每四年加闰一日,则先一年减之为一十一日一十五时一十一分一十二秒,得次上首朔也。
又有太阳引数、太阴引数二表,有交行度表,有太阳经度表。太阳引数者,是太阴年本行减最高行即一十一宫一十九度一十六分八秒,〈亦即三百五十四日八时四十八分三十八秒〉加朔策得一十八度二十二分三十九秒。太阳经度者,从最庳起算太阴年所行得一十一宫一十九度一十六分五十二秒,加朔策得一十八度二十三分一十六秒。太阴引数者,太阴之自行也。从本轮最高起算,太阴年所行除正周外得十宫九度四十八分○一秒,加朔策得十一宫五度三十七分○一秒。交行度者,太阴年所行除全周外,得八度○二分四十七秒,加朔策得一宫八度四十三分一秒。四表皆同一法,恒加太阴年行度。若首朔表加朔策,诸表亦加朔策。但首朔表论闰日,后四表不论闰日耳。其通闰在零年顺推则首朔用减,下四表用加。在甲子年逆推则首朔用加,下四表用减。
用表求中会
中会法若下推将来,用历元后五种行度表第一格,简得冬至后首朔,次用朔实十三月表加之即得。若上推既往,用历元前总甲子表得甲子年首朔,而所求交会即在本年,则于十三月表查朔策或望策,加之即得所求交会。不在本年,先查六十零年表,加相距之年,后加相距之朔策,或加望策即得。
假如壬申年九月庚戌夜望有食,用本年下首朔○日一十六时二十五分二十一秒,纪日三十七,从冬至至本月望相距十月又半,故朔实十三月表内对十月得二百九十五日七时二十○分三十一秒,加望策一十四日一十八时二十二分二秒,总得三百四十七日一十八时七分五十四秒,满旬周,〈六十日〉去之馀得中会。在庚戌,日时刻从子正起算,得在酉初七分五十四秒,又试用历元前总甲子表于六十六甲子下,得○日○三时四十四分○八秒,纪日五十五,至壬申积八年,查零年表八年下,得○日一十二时四十一分一十三秒,纪日四十二,朔策望策皆如前总,得四百有三日,满旬周,去之,馀亦得庚戌日时分秒,悉如前推,会朔则不加望策,馀法同。若尽求一年之中会则于首朔或首望加朔策于总数以后,累加之至十二次,然后从首会加太阴年三百五十四日八时四十八秒,得合于终会即所推十二会悉合矣。
用表求实会
两中会之间朔策也,定为二十九日十二时四十四分○三秒○九微,实会则二曜之自行,所至有时过朔策,有时不及朔策。过不及之大差,多禄某定为一十四时三十○分,第谷去减二十分,法用引数,依均度表加减求之。故推中会并列太阳、太阴两引数以求加减度。又列太阳平行经度,后来亦用太阳均度加减为实行度,而以两均度所推得之。近实时约略改为目见器测之视时,如下文表中太阳自行,从最庳起算,其经度从冬至起算,前图所说或从最高或从春分,其理不异。
假如求崇祯五年壬申三月癸丑夜望时,先定中时。
图
如图,总数一百七十○日,去二旬周,馀五十○,乃所用〈阙〉。癸丑日某时某分其引数经度必与本时相合,次以太阳引数对四宫六度查均度,得一度三十七分三十六秒,差度一分一十六秒,偕引数之小馀,用三率法,
六十分为一率,一分一十六秒为二率,小馀三十分四十八秒为三率。
求得本差三十九秒,又因向后之均度渐少,故以本差三十九秒减本均度,止一度三十六分五十七秒。次从表首行查号为加即书加,又以太阴引数对五宫八度,得一度五十五分○七秒,差度四分五十八秒。向后均度亦渐少,亦以差度偕引数小,馀所求本差分秒减本均度,止得一度五十一分二十○秒。其号为减即书减,依前法两均度一加一减,宜相加即
图缺得日月实相望差度,如上图。次用四行时表查月距日时,得其差时分秒,或加或减于中会,则不远于实会。若均度皆号为加,而太阴所得小于太阳所得,或均度皆号为减,而太阴所得反大于太阳所得,或太阴为减,太阳为加,则所化
时刻恒加于中会时刻,否则恒减于中会时刻,以得实时刻。今三度二分五十二秒,得六时,又度馀二十五分二十五秒,查得时馀五十分○二秒,加于前一十三时四十三分三十六秒,得实会在二十○时三十三分三十八秒,为戌正也。
密求实会
前以中会之引数求实会,今云密者,以前经加减,故得次引数,与实会相近。复如前,求得时刻复加或减于中会,乃得正实会。法依前所用四行时表,以时刻
图
反查度分,因太阳自行一日不异其平行,仍用其平行表。以六时五十分得一十六分五十秒,加于前引数得太阳总引数四宫六度四十七分三十七秒,此距间于本表查得太阴行三度四十三分一十一秒,以加于前引数总,为五宫
一十二度二十九分一十七秒。又以此两引数求得均度,如上图。亦以一加一减,故当相加,而两均度之差较前更少,变为时亦少,即依本表三度二分五十二秒,得六时,又度馀六分六秒,得时馀十二分,度馀二十八秒,得时馀五十五秒,总加于中会,复得十九时五十六分三十秒,为正实会,在成初三刻一十一分三十○秒,更欲密推则用次得之实时,又求第三引数,以复求均度以较,次得之太阳均度,其二曜相距之弧亦变为时刻,若同前,即前得无疑,若异者,用后得为正实会也。
图缺求视会实会第一
前所得实会时刻虽则合天,于人目所见仪器所测未尽合也。所以然者,太阳行度赤道交子午圈有升度差,随时变易,日日不均。〈详见日躔历指〉而今依历元推步,或用表查算,无能不均。须用加减时表以求本地可见可测之实时,又推步者,但依本地所定子午线,其在地方不同子午线者,难可通用。故又用里差加减,以求诸方所见所测之实时也。
实时改视时
如前求太阳实度得中实两会相距时刻,查太阳平行时表,得分数,依前加减;时刻亦加亦减于前得太阳经度,乃得实度。假如前推壬申三月望会太阳平经度为四宫〈冬至起算〉一十二度三十四分○一秒,中实两会之差得六时一十二分五十五秒,其距间又得太阳平行一十五分一十八秒,以加于中会时之太阳平经度,得其实会时平经度四宫一十二度四十九分一十九秒,更加其次均度一度三十六分三十六秒,则太阳实度四宫一十四度二十五分五十五秒,今查加减时表得○九分五十五秒,其号为加则以加于实会,共得二十时○五分四十四秒,算外得癸丑日戌正五分,为顺天府所见所测之食甚时。
见食随地异时
月食分数天下皆同,第见食时刻随地各异,何也。人各就所居之地,目力所及者,则见月食。而各所居地皆以子午正线为主,若其地同居一子午线者,〈南北地纬虽纬东西地经则同〉则所见月食之分数迟速皆同也。若地易,子午线易,则时刻并易矣。所以然者,时刻早晚因太阳行度随人所居,各以见日出入为东西为卯酉,即以日中为南,为子午,而平分时刻。故月食时必本地之日未东升,或已西沉,乃得见之。若在其昼时刻,不可得见也。天启三年九月十五夜望月食,顺天府及南北同经之地则初亏在酉初一刻一十二分,食甚在戌初初刻,复圆在戌正二刻一十三分,各算外高丽及其同经之地即初亏在酉末戌初,而西洋意大里亚诸国日尚在天顶,为午正,则不见月食。以里差推之,西洋之初亏在巳正三刻四分,食甚在午正一刻○七分,复圆在未初三刻一十分,各算外虽月入景七分五十六秒,所居宫度彼此远近皆同,而以里差,故彼地彼时太阳在午正二十二分,太阳反在子正二十二分,食甚正在日中,何从见之。今壬申年九月十五日夜望月食,初亏在卯初三刻,则陕西、四川等处得见,南京、山东等近海东境不可得见也。秦蜀之子午异于东方之子午故。
今以顺天府推算本食,因定各省直之食时。宜先定各省直视顺天子午线之里差几何,后以其所差度数化为所差时刻,每一度应得时四分,向东以加于顺天推定时刻,向西则减,乃可得各省直见食时刻也。若日食则其食分多寡,加时早晚,皆系视差东西南北悉无同者,必须随地考北极高下差,其距度随地测子午正线差,其经度乃可定。其目见器测之视时定子午术,见西测食略中,法于当身所居目见器测考,定一月食之时刻,与先所定他方之月食时刻较算,或两地两人同测一月食,彼此较算,乃以所差时刻得所差度分也。
前顺天府所推月食时刻,并具各省直先后差数,因未得诸方见食确数,无从遽定地之经度。但依广舆图计里画方之法,略率开载耳。既而咨报多相合者,然非甄明之辈躬至其地,测极高下,见食早晚,终未敢以耳闻臆断,勒为成书也。左方所记政所谓略率开载者,欲求决定,当俟异日。故称约加约减焉。南京应天府及福建福州府,约加四分。〈凡一十五分为一刻〉山东济南府,约加五分。
山西太原府,约减一刻○九分。
湖广武昌府、河南开封府,约减一刻。
陕西西安府、广西桂林府,约减二刻○四分。
浙江杭州府,约加十二分。
江西南昌府,约减一十分。
广东广州府,约减一刻○五分。
四川成都府,约减三刻○七分。
贵州贵阳府,约减二刻○八分。
云南云南府,约减四刻○八分。
證子午差变易见时
万历元年癸酉十一月望,依大统历推月食初亏丑正一刻,食甚寅初三刻。本夜第谷在西国测得食甚在戌正○三分,于时太阳近冬至,所测时即定望时,无加减。大统所推稍疏,大略东西差时三十馀刻,为顺天府所见,后于西国也。
万历五年丁丑三月十五日夜望,依大统历,月食甚寅正一刻。第谷测戌正三刻○五分,先后差七小时一刻一十分,为一彼一此,子午异线变易加时也。万历二十年壬辰十一月望,大统历记食甚寅初二,刻第谷测在戌初二刻○七分,加时差二分,总得差七小时三刻○二分,则西国之夜望为顺天府之晓望,西国半夜后所测在顺天为次昼,不可得见也。万历四十年壬子四月十五日夜望,历官报月食初亏寅正一刻,既实测得寅正四刻,当时西国把沕辣有测戌正三刻○八分者,更西多勒都测得戌正○,三方同测,不必加减时,得顺天府较极西差九小时,正较中西差八小时○七分。
万历四十四年丙辰正月十六日夜望,云阴不见,初亏至戌正一刻,见食一分,约食九分有奇。测复圆在亥正四刻。于时,小西洋之印度国,测月正出地平上食九分有奇,此地北极出地一十五度二十五分,因本食时,太阳在娵訾宫一十四度,其半昼弧得五小时三刻○八分,则太阳入地时,正太阴食甚时,为酉初三刻○八分。又复圆时,测毕宿大星高五十五度,次测轩辕大星高四十六度,以先测之毕宿大星得复圆在戌初二刻一十一分,以次测之轩辕大星得复圆在戌初三刻,则顺天府较后三小时一刻。万历四十五年丁巳正月十五日夜望,依大统历,推复圆亥正二刻,庶几密合广州府测得复圆亥正一十三分,南印度国测在戌初三刻,则广州府较顺天府偏西差一十七分。南印度更西较广东差二小时一刻一十三分。
天启三年癸亥九月十五日夜望,初亏月未出,顺天府测得复圆戌正二刻一十分,杭州府测戌正三刻○七分,上海县测亥初一刻三,方较得杭州视顺天偏东差一十二分,上海视杭州更东差一刻○八分,上海视顺天偏东,总差二刻○五分。
天启四年甲子八月十四日夜望,历官报月食一十三分六十五秒,初亏丑正初刻,既测得一十六分六十三秒,初亏丑初二刻○六分,小西洋北国测得子初三刻○八分,泰西教主京都测得酉正三刻一十三分,较得北印度视顺天府偏西差七刻一十三分,视泰西差六小时二刻○八分。
天启七年丁卯十二月望月食,历官报初亏寅正三刻,复圆长初三刻,既实测得初亏寅初初刻○一分,复圆卯正三刻○六分,与西法合。于时太阳在元枵宫一度,顺天府出地平上为辰初一十一分,依大统历推复圆在辰初三刻,则在日出后二刻,不可得见,而同时陕西西安府则见复圆,在天测得大角星高四十七度,其北极出地三十四度一十九分,得月食初亏丑正二刻○三分,将复圆,测角南星高四十一度五十分,得卯正一刻○二分,视京师偏西差二刻○四分,为八度半也。
崇祯四年辛未四月十五日戊午夜望,依大统历,月初亏丑初三刻,依新历初亏丑初○六分三十八秒,实测得丑初○五分,大角星高四十九度四十分,距午正三十九度,加其距太阳一百五十七度二十七分,得太阳过正午一十三小时○五分二十八秒,去半日刻,馀一时○五分,为丑初○五分,新历初报各省较顺天差数。在四川成都府初亏子正一十四分三十八秒,彼中实测正合,是成都府视京师偏西差三刻○六分,得一十二度四十五分,为两子午线之度差。较各处实测食之时,如此凡有两处,东西相距则所得时刻必差,若相距愈远,则所得食之时刻差必愈多。盖因子午不同證见食时故不同。
推步交食本论第二〈凡四章〉
步交食之术有二:一曰加时早晚,一曰食分浅深。加时者,日食于朔,月食于望。当豫定其食甚在某时刻分秒也。食分者,月所借之日光食于地景,地所受之日光食于月景,当豫定其失光几何分秒也。加时早晚非在日月正相会相望之实时,而在人目所见仪器所测之视时。乃视时无均度可推,故日月两食皆先求其实时,既得实时,然后从视处密求日食之定时。〈详见后篇〉惟月食则实时即近视时也,然日与月实相会之度分未定,即欲求其实时无从可得,故须先推中会时,计其平行及自行,而得均数。然后以均数加减求得其实会,因得其实时矣。古法所谓躔离朓朒,即自行均数之谓。兹特深求原委,以故倍加详密耳。若食甚之前为初亏,食甚之后为复圆,此两限间亦应推定时刻分秒,其法于前后数刻间推步日躔月离,求其实行视行。
月有迟疾,经时则生变易,故宜近取。
以得起复之间时刻久近也。食分多寡谓日食时月体掩日体若干,月食时月体入地景若干也。其法以日月两半径较太阴距黄道度分,得其大小,次求二曜距交远近,与古法不异。第日月各有最高庳,景径因之小大,黄白距度有广狭,食限为之多少。至于日食三差,尤多曲折,此为异矣。前论交食原及推交会时,太阳太阴皆同一理。次后论两食之徵亦然。更后即不复能为合论,故先论太阴入景浅深,奥其食时久近。次以三视差论太阳之食分加时,难易迥殊,详略亦异也。
推月食有无
欲徵月之有食,一论交之左右,一论交之前后。论左右者,视太阴距黄道之纬度,以方于月半径、地景半径,并而纬度为小,则食。若大者,过而不相涉,若等者,过而相切,皆不得食也。论前后则食之处必在正交中交之或前或后,而不甚远,甚远则距度广,月与景亦过而不相涉也。近则距度狭,狭则必小于两半径并而无能不食矣。是故徵食有两法:一略一详,略法者,未定月食之实时,先求中会时,亦聊可测其距度也。试用表查平望之宫度,并注其同格相当之交周度,若正得六宫或○宫初度,则太阴在正交中交之二点,〈即罗计即龙首龙尾〉无距度必食,若过交或不及交,而度分相近不出食限之外,亦食也。
假如考壬申年三月会望,用历元后表,查首朔相当之交周度得七宫一十八度四十二分一十一秒,为当时正合经朔之平交度,次用十三月交周度表,查第四月,又得四宫○二度四十○分五十六秒,加望策六宫一十五度二十分○七秒,得总数满平周,去之馀六宫○六度四十三分一十四秒,是太阴过中交六度有奇,入食限内已六七度,即月体必半入地景,而定为有食也。若用历元前总甲子表以推既往法,先考总甲子下首朔,及交周度,并列之。次查其零年亦如之,次加朔策或望策,亦如之,总之即得中望及其相当之交周度。万历五年丁丑三月壬寅夜望,大统历,纪月食一十二分五十秒,本年在六十五甲
图缺子第十三年,列数如上,得癸卯为本食日。
历纪壬寅者,是其夜望也。实过子正为癸卯日之卯初三刻,得食甚,故进一日。
再查交周度表,得太阴当时过交中止○五分三十三秒,深入食限之内,宜得
图缺全食,不止十二分五十秒也。
纲目纪唐肃宗乾元二年巳亥春二月月食,今上推其食分加时法,查本表五十一甲子,及零年朔策等依前,列数如上。
依总数得太阴过中交止一度四十五分有奇,宜全
食,食甚时在丁未日丑初三刻也。
其详法则更推太阴实望时之距黄纬度,以较二径折半,若距纬度小者,即月不能不入于地景,因而有食,如下文。
求太阴实望时距度
中望时表中已得相当之交周度,今更以加减之时,更求交周度。复加或复减于前所得,即实望时之平交度也。次又以均度或加或减,乃得实望时之实交度矣。
假如壬申年三月,中望时交周度过中交六度四十三分一十四秒,时差〈实会与中会相距〉得六时一十二分五十五秒,交周时表中查得三度二十五分三十四秒,因时加度数亦加,若减亦减,总得一十度○八分四十八秒,犹是平交度也。更减前均度一度三十二分五十秒,得实交度八度三十五分五十八秒,今以交周度求距度,用太阴距度表于六宫八度,得四十一分二十九秒,表中次度多五分○九秒,故以交周度之馀三十六分,得差三分五秒,相加得太阴距黄道南四十四分三十四秒。
因交周度为太阴之右旋度,相加于左旋之交行度,〈即两交行一名罗计行度〉故所用均度不异于自行之均度,其平行一年得四宫二十八度四十二分四十五秒,一日得一十三度一十三分四十六秒,一时得三十三分○五秒,以此求距度,用甲子年为纪首,于时太阴去正交八十三度二十九分二十四秒,依法算得总平行数六宫一十度○九分○五秒,次减前均度所得数六宫○八度三十六分一十五秒,为实交度也。次
图
依三角形之比例,则全数与全距度之正弦若交周度之正弦与距度之正弦,盖黄白道之全距算交食,无过五度交周度之弧,又从近交所始也。如图,甲丁为白道,甲戊为黄道,己丙乙为过黄极及交周度之弧各一象限,丁戊为黄白
之全距。〈相去最远〉太阴在丙近于中交甲,求其距度丙乙,则甲丁与丁戊若甲丙与丙乙,算得四十四分三十三秒,今依距度四十四分三十三秒,考壬申年三月会望有食与否,简半径表中用太阴引数○五宫一十二度,得月半径地半景并为一度四分三十五秒,而距度止四十四分三十四秒,距少径多,太阴之行无能不入景,即无能不食矣。
推日食有无
欲考会朔有食与否,须定会朔时太阴之视距度,以较于日月两半径并,若视距度大于二径折半,或等者,不食也,小则食矣。视距度者,生于视差而本于高度,故当先求高度。法于会朔时以太阳本日距赤道度加于本方之赤道高度,得本方之子午最高度,又于赤道高度去减距赤道度,得本方之子午最庳度。次求两数之正弦并而半之,为三率,以太阳距午正弧之正矢为二率,全数为一率,依法算得第四率,以减子午最高或最庳,馀者为二曜高弧之弦。大约太阳距赤道北则所得之数与子午最高相减,若太阳距赤道南,则与最庳相减。
假如崇祯七年甲戌二月朔日,顺天府定朔在巳正一十四分,日月距午正线七刻○一分,于赤道得二十六度半,用其馀弧求正矢得一○五○七,为二率。因太阳在降娄宫八度三十分四十秒,得其距度在赤道北三度二十二分,以加赤道高得五十三度二十七分,为子午最高,相减馀四十六度四十三分,为子午最庳。次求其二正弦并而半之,得七六五六五,为三率。算得四率为八○四四,以减五十三度二十七分之正弦,馀七二二九○,查得四十六度一十八分,太阳在地平上之正弦也。今查日月高庳差表,〈即地半径差在日食表中〉于转周度得太阴距地之远其下依高度取其相当之视差得四十三分,去减太阳之视差二分,〈高度左方取之〉馀四十一分,以减太阴之距北实度四十八分五十五秒,馀○七分五十五秒,为太阴视距度,以较二径折半,为甚小,知月之掩日分数为多矣。凡人目所见,太阴在天顶南,则月之视所较其实所恒偏南偏庳,故其距度多能变易太阳之食分,又月在黄道南,则当以视差加于距度,人所居愈向北,所得视差愈大,其视月愈偏南,而所见日食愈小。若月在黄道北,所得视差或小或等于距度,当以减于距度,则视处反近于黄道,而北方所见日食大于南方矣。第视差之大若过于距度之大,而去减距度,即北方视月又偏居黄道之南,比南方所见更远,而得日食又小。
试如祟祯二年己巳五月己酉朔日食,四年辛未十月辛丑朔日食,今以相较,己巳年太阴实所距南八分四十九秒,〈阳历〉顺天府本时之地平高得七十三度一十八分,其二曜高庳差一十七分四十秒,以加距度八分四十九秒,总得视距度二十六分二十九秒,以减于二径折半三十二分○四秒,馀止五分三十五秒,以推日食,所见宜少矣。若浙江杭州府高度八十三度一十四分,推二曜高庳差,得七分○九秒,以加距度八分四十九秒,得一十五分五十八秒,视二径折半为一倍小,即月掩日宜得大半也。辛未岁不然,太阴距度在黄道北一度一十五分二十二秒,顺天府合朔时得日月高止三十五度四十一分二十○秒,二曜高庳差四十八分,以减距度,馀二十七分二十二秒,视二径折半不及者五分一十六秒,即见日食若杭州府高度四十三度四十八分,得高庳差四十四分,以减距度,尚馀三十一分二十二秒,是其视距度略等于二径折半,则月不能掩日也。大约太阴实距度在黄道南,〈论中国相等同讳之地〉其六十度以下之高庳差必大,或等于二径折半,即使无距度,犹未得食也。若距在北,则太阴之视差能偏南一度强。
最大者六十三分,减日视差二分得六十一分,
必距度之大倍视差之大,乃不食,否则有食,详见后篇。
累推历元前后交食
交食之法上推往古,下验将来,百千万年当如指掌。若悉用古法推步,穷年累月不能得竟矣,此交食诸表所为作也。用表则远愬唐虞,下沿万祀,开卷暸然,不费功力,如读先秦古书,见春秋前后一切日食皆不记月日,今欲一一考定是何月日,又如目前推得
图
见食,而欲累求向后若干年应得若干食,是皆不用交食全法。依交周度表,便可得之。法先求某年第一中会,〈即首朔也〉周表取相当之交周度,若入食限即第一食也。求次食加五月或六月,亦必入食限矣。若初所求交周度未入食限,则查
交周度十三月表,求某数相加而入食限者用之。假如周考王六年乙巳,史记年表但云日月食,不言某朔望。今求其月日,则是年八月一日食,三月九月两月食也。依表,本年在三十一甲子,首朔为二十七日○二时一十○分二十九秒,其相当之交周在四宫二十六度四十四分一十八秒,纪日一十零年乙巳,在表为第四十二年首朔,得一十四日二十一时四十七分二十四秒,相当之交周度为三宫一十八度四十分三十八秒,纪日四十,并两交周度未入食限,更加四月,〈是春三月癸巳朔〉所得距正交不远,然定朔在二时五十四分,则是丑正三刻有奇,非此方所见古未有记夜食者,亦非也,更加五月,得其交平行列数如上。
以一十八时三十三分,知中会在酉正三刻,此时用太阳引数得均度一度四十一分,太阴引数得均度三度五十四分,并之得日月相距五度三十五分,化为时得一十一,以减平朔,得定朔在辰初三刻,是为周考王六年八月辛酉朔,本地所见地平上之日食矣。
甲戌乙亥丙子丁丑戊寅己卯
一二○一二○一二○一一二
宿四三四二一二二一二一九八
纪 二二一四四四三三三二五五
日四一八六三○八五二九七四
时 一一二一一二○○一一○一
时二七一三七二二七一五七一
五二四二五一四○二五三五
分九三七八二六一五九三四八
交 ○○○○一○○○○○一○
宫○六○五一五○六○六一五
周 ○一一一二二○○○一一二
度七一五八二六○四八三六○
度 二二三五五五五五○二二
分九九○二三四六七九○一二
求本年月食则于前总甲子及零年乙巳数外,总加望策,得第一平望,其交周度在两交之间,无食。更加三月,则丁丑夜望,月过交中,分数甚少,必全食。然定望在昼,但见其初亏,不见其食甚,更加六月,得交周度○宫○六度四十七分,太阴入食限,又时在九月乙亥日,用均度得定望为戌初三刻,但见其复圆,不见其初亏也。是两皆带食,故史官纪焉。又日一食,月再食,故统言之曰日月食也。
甲戌乙亥丙子丁丑戊寅己卯
二○一二○一二○一二○一
宿七八八七八七五六五四六五
纪 ○○○○五五二二一一一○
日九六四一八五三○七四二九
时 一二○○一一○一一二○○
时八三三七二六八二七一一六
三○二五一三一四○三五二
分七一五○四八九三七二六○
交 ○一○○○○○一○一○○
宫五一六○○○五一五一六○
周 二二○○○一一一二二○○
度二六○四八二五九三七一五
度 ○一一一一一三三三四四四
分九○一三九五七八九一二四
欲下推累年之交食,先如前求第一食,自此以后或越五月而一食,或越六月而一食,日月皆然,此其大凡也。法查交周度十三月表,用片楮别书五月六月之数,向本表之各月下递并而试之,但合于食限以内者即有食之月也。如崇祯七年甲戌第一日食在三月朔,算本年及向后各年有食之朔,如前图。每两平朔皆入食限,惟乙亥之两朔间,戊寅后,己卯前之两朔间,各越五月,馀皆越六月,其食也,太阴有昼有夜,太阳有昼夜,又分南北,故非一方所见。惟用此考其可见者,推之求平望法同此。如后图,图中独丙子后越五月,馀皆越六月,凡交食得某月入食限,即次后一、二、三、四月皆无食,必至五至六,或十一、十二月则食。欲更求本方所见,则推实朔望以时刻定之。
食分多寡之原第三〈凡五章〉
推日食分数,则以太阴距黄道之视度,日月两视径之半,以及二视差。此并有其本论,后篇详之。此求月食分数,则用太阴之实距黄道度,及其视半径地景半径,即可得之。今先论日月景之各半径,次乃定食限及食分也。
视半径所繇变易
凡圆球之去人远,则目视之为平面。欲测其大小者,不依其形,依其径也。目之视径虽以平行线受其像,然相距有远近,即所测得之大小随而变易。近则见大,远则见小矣。暗球生景,其理准此。故受光之体小于施光之体,即其景亦随相距远近而有变易,距远者景钜而长,距近者景细而短也。
如左,日月食合作一图,甲为地球,太阳在最高,为丁,在最庳为戊,太阴日食时在其最高,为己,在其最庳
图图
为庚,月食时在其最高为壬,在其最庳为辛。若从最远之太阳周癸丑引直线切地周乙丙,必相遇于卯,从最近之太阳周子寅切地周者,必遇于辰子寅辰,在癸卯丑限内。在内者,细且短;在外者,钜且长。因太阳距地远近不同故也。论太阴其在最高己,目依甲未、甲午两线视之,若在最庳庚,又以甲申、甲酉两线视之,故两所之小大不同,若在壬在辛,其理准此。上言日月地景三视径能为变易,则日月最高、最庳相距之远近为其缘也。自此而外,更有二缘:一为地所出之蒙气随地不一,一为人所禀之目力随人不一。蒙气居日月与目之间,气厚能散日月之光,使易其本象。如玻璃水晶等体厚光彻,以照他物之象,能改易之。是以人所见日食时,太阴掩日之视径实大于太阳之视径,或相等,一遇厚蒙之气,
蒙之厚薄或本地固然,或因时增减。
即太阳之光体因而展拓,比于依法推步之视径每多不合,故全食时四周亦显有金环也。若蒙气微薄,则月之视径能掩日之视径,全食时昼晦星见矣。其在月也,遇蒙气亦饶有馀光,其初亏复圆,光曜展拓,亦能侵入地景,使食时先后稍损于推步之加时也。欲明其理,姑以数事徵之,试用一平边尺切目窥月体,则白月之光能侵入于尺,尺之暗体当月之处似有阙焉,此其一也。生明之月,其有光之半周大于无光之半周,光之两端芒角犀锐似欲包其魄体,至日食时,魄体入日,日之光体,不收光以让月,反舒光以拒月,故其两端不作锐角而作钝角也。此在晴明时,蒙气微薄,犹不免尔,况浓且厚乎。此又其一也。日轮西没将及地平,适遇云气,全轮若为停轨,累测不移,少选则忽焉而入,又其一也。况日食时月之魄体,月食时地景之角体,全居蒙气之中,蒙气所受日光尤盛,四周皆能消景,则日食时太阴居日月之间,其视径岂能大于日之视径而全掩日体。月食时,地景之角体岂不能稍杀于推步之实景,而损其初末之加时乎。若论目力亦能变日月景之各视径者,目力既衰,大光损之,每每易于见暗,难于见明。故月食时,较少壮之目,能先见月食侵周之景,若日食时,太阳见耀,初亏不能遽见其阙也。西史第谷测月每夕用五六人,皆利眼能手,悉用大仪,种种合法,所测月径趋求画一,乃经二十二测,得其径为三十一分者二,三十二分者六,三十二分者七,三十四分者六,三十六分者一,何故。太光射目,当之者利钝不齐,径之小大随异也。盖人目之难凭如此。
月无大光,不能入于窥表通光之窍,须人目测,有此不齐,若日光透表,其有不齐,繇器疏密矣。
定视径分秒之数
古多禄某限日月地景三径之数,定太阳为三十一
分二十○秒,不论最高最庳,恒如是。太阴最大者定为三十五分二十○秒,最小者亦三十一分二十○秒,地景小者四十○分四十○秒,大者不过四十六分也。然多禄某所当之时乃尔,迨其后,太阳本天之心与地心渐次相就,至于今,最高之去地近于多禄某时,其最庳乃去地稍远,而太阳视径遂不得过三十一分,太阳稍缩则地景稍赢,亦不若变时之细且短也。以故第谷所立新法定太阳之视径,在最高为三十○分,在最庳为三十二分,若太阴则虽距地同,所限朔望二时之视径犹不同也。盖合朔时,月会太阳,四周环受其光,则此时全魄小于望日之全光几及四分之一,是以月在最高即望时,得径三十二分,朔时止二十五分三十六秒,在最庳望时得三十六分,朔时二十八分四十八秒也。又第谷测候之地其北极出地五十六度,清蒙之气甚厚,故推步交食,必依此径乃可得合,何者。月望时明光甚盛,蒙以厚气,光乃加显,径即似大。月朔时,遇日之大光,自己失光,而受光之蒙气环围照映,若或消减,其魄径即似小也。然此第谷所当之地乃尔,用之他方,未必合,何者。此所限大小之径,以步日食,虽则食既,犹显金环,月不能全掩日体,若他方食既,则有昼晦星见,虫飞鸟栖者,故知一方所定未可概诸宇内,以为公法也。假如崇祯二年己巳五月朔日食,依新历先推食甚二分有奇,至日实测得二分,若以第谷所限径用之,此日即见食分数仅得一分一十○秒,谬于实测远矣。崇祯四年辛未十月朔日食,新历先推食甚二分一十二秒,至日实测不及二分,若用小月径推算,即所得更少,不及一分也。视径因乎蒙气而为小大,如此岂可强执一率以概诸方乎。故欲定本地之日食,分必先定本地之蒙气差,以限本地之视径,又宜累验本地之食分加时,然后酌量消息蒙差,视径可得而定也。今所考求酌定者,太阳最高得径三十○分,在最庳径三十一分,太阴不分朔望,〈蒙气稍薄故也〉在最高视径三十○分三十○秒,在最庳视径三十四分四十○秒,地景最小者四十三分,最大者四十七分,日月行最高最庳处之间,视径亦渐次不一,故列表左右,并纪太阳及太阴自行宫度,以考日月地景各相当之分数,是为视半径表。
太阴视径差
视半径表计太阴从其最高至最庳,渐次加大也。若论蒙气则南北二方亦有差别,西国之北地滨大海,其气更厚,故月朔应减,月望应加,以改表中之半径。如北极高三十度,其加减于半径一十○秒,高四十度,其加减三十○秒,过五十至七十极高度,即所加减更多,至六分以上也。
中国北极出地虽止四十二度半,亦近海,故用加减数如前所列,然亦须测验数食,审其果否,乃可执为恒法耳。
地景视差
地景半径之最小者,为四十三分。今本表中太阴自行○宫○度,与相当者是也。继此渐大,至太阴自行六宫初度,其相当四十七分,则为最大。其求之有二:法一以测候,一以推步。第两法所得却又不同,则气能变景故也。以推步者,用太阳在其最高时下照地球所生景长以为定率。若太阴过景之处,则依其远近随时算之。如第谷当太阳在最高时测其距地之远,得一千一百八十二地半径。此所推全景之长得二百五十二地半径又六十分之二十三,恒如是。若太阴在其最高距地之远得五十八地半径又八分,欲求其所当地景者,先于全景内减太阴距地之径数,馀者为过太阴以外之景角,〈景角者景为角体也〉得一百九十四地半径又一十五分,如左图,甲乙地半径定为
图
六十万,甲丙为全景,亦通为一五一四三分。〈临算末加五位〉丁丙为过月以外之景角一一六五五分,〈临算末加五位〉而求月食相当之处丁戊几何广,则甲丙与甲乙若丁丙与丁戊也,算得四五五一九三九,又甲丁戊直角三角形内求丁甲戊角,为
所限目窥丁戊之大,则甲丁为太阴距地远,通为分得三四八八分,甲丁戊为直角,丁戊依前算得四五五一九三九,而甲丁与丁戊若全数与丁甲戊角之切线,得一三○五,查表得四十四分五十○秒,为太阴在最高时所过地景之半径也。若太阴在最庳求其食时过景之半径,用全景长,如前,内减五十四地半径五十二分,馀一百九十七地半径又三十一分,为丁丙直线。依前法算得四六四二八○四,为丁戊线。求角以太阴距地之分三二九二,为一率。丁戊线为二率。直角为三率。算切线为一四一○,查得四十八分二十八秒,为太阴在最庳时所过地景之半径也。今表中列地景半径小者四十三,大者四十七,皆少于推得者,为月过地景,不论高庳皆受外光围迫侵销其景故也。论其实则推步所得为真,然不可得见耳。若太阴在高庳之间,求其过景者,依此法随时求丁丙线,推算也。
以测候者,用前后两月食,择食之法欲太阴去其最高最庳,距度同则其入于地景之小大亦同。但月距黄道不必同,又不必全食,因以两距度及两食分求得其所过之景径也。多禄某引周襄王三十一年庚子三月,其地距顺天府西八十一度,卯初时得见食,于是太阴交周得九度二十○分,距黄道北四十八分三十○秒,食全径一十二分之三,又引周景王二十二年戊寅六月里差同上,顺天府寅初时得见食,于时太阴交周得○七度四十二分,距黄道南四十○分四十○秒,食十二分之六,如图,己乙戊丙圈为地景,两食为太阴,所过乙甲丙线为黄道。
前图
如前图,第一食太阴在丁,次食在戊,各依食分入景,为己辛,为戊庚,其太阴之距度为甲丁四十八分三十○秒,甲戊四十○分四十○秒,而甲戊与甲己必相等,〈地景之两半径〉则甲丁减甲戊,馀己丁七分五十○秒,〈两距度之较〉又己丁为月径四
图
分之一,而先得月径三十一分二十○秒,四分之,为己丁。今去减己丁,所馀为甲己半景四十○分四十○秒,或以距度与食分相较,则食差三分,与距度之差七分五十○秒,若全食一十二分与全月径三十一分二十○秒,亦以距度
后图
之差推得其景也。若后图,两距度一大于半景,一小于半景,亦用此比例以求景。假如初食三分,得距度四十七分五十四秒,次食十分,距度二十九分三十七秒,食分之差七分,距度之差一十八分一十七秒,则七分与一十八分一十
图
七秒,若全食一十二分与全月径三十一分二十○秒,今既食三分,即全月径四分之一为七分五十○秒,以减距度,馀四十○分○四秒,为地半景。又次食得一十分,即月心至地景之周得四分,亦全食三分之一也。全以月全径三分
之,其一为一十分二十七秒,以加距度二十九分三十七秒,亦得半景四十○分○四秒。
地景实差
表中记地景差不及半分,恒减于地景。盖前所论之景实无差,或因蒙气有差耳。其有差者,太阴以其自行高庳,有距地之远近,入于最中时时不同也。又太阳居其最高,所生之景最大,过此渐向最庳,去地渐近,即从地出景渐小渐短也。故月食时先以太阴自行定地景之半径,又以太阳自行求此实景差,而减之乃正得太阴过景之处矣。推算之法设太阳先在景高推所生景,又设在最庳推所生景,得二景之最长最短,又设太阳先后距地同,而以先过景之径比于后过景之径,其二径差即表中之地景差。
假如丁己为太阳半径,第谷所测为甲庚地半径五又四十一分,依戊庚平行线,减丁戊地半径,馀戊己,得地半径四又四十一分,设戊庚为太阳在最高,距地之远一千一百八十二地半径,则戊己与戊庚若甲庚与甲辛,得甲辛地景于太阳在最高时,其长二
图
百五十二地半径又二十三分,太阴在其最高最庳
之间,距地之远得五十六地半径又四十三分,为甲乙以减甲辛,馀乙辛一百九十五地半径四十○分,以推月食之半景乙丙,则乙辛与乙丙若甲辛与甲庚,得乙丙四六五一六五四。
算法以原数通为分,又于每率后加五位乘除之,
又求乙甲丙角所限,目窥乙丙之大,以太阴距地之远,依前法算得切线一三六四,查八线表得四十六分五十二秒,又依此法以太阳在最庳距地之远一
图图
一四一地半径,推算地景为二百四十三地半径又三十八分,去减太阴在高庳之间距地之径,馀一百八十六地半径又四十五分,依前算得四五九九一二四,为乙丙线。次以太阴距地之远三四○三,推得切线一三五一,查得乙丙半景四十六分二十六秒,比前所得差二十六秒,为地景之最大实差。其馀者,以太阳自行距最高远近,依法次第求之。〈以上原本历指卷十一交食之三〉