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卷77
欽定古今圖書集成曆象彙編曆法典
第七十七卷目錄
曆法總部總論五
曆法西傳〈引說 西古曆法 西新曆法〉
曆法典第七十七卷
曆法總部總論五
曆法西傳
引說
凡學,非能驟成,莫不始於格物以致其知,而後從而推廣,從而精詳焉。以故,古人因目所見,心悟頓啟,紀而驗之,接續成書,以詔來世,乃成一學。即曆學亦然矣。其初所悟者,概不出日月交食,及冬夏四正,五緯凌犯,等觸目易見者。數事因而再求之,然後乃知月有本道焉,交食有期、有率焉。又因而推廣之,精詳之,以及他數,他理。而曆學始為大全,此如原泉一脈,涓涓流而為壑,浸假而百川,彙集由湖,由江,以入於海,浩浩乎無涯際矣。後有好學者,留思古人之學,參以己見,曾無幾許而附以傳世,是為坐收其成。豈可擅稱超悟,屈抑前功哉。余著曆書百卷,大要取之古人,而又括以曆引。今復為此編,先明西曆古書大指,而次則遂及余書。蓋一則著新法,非一人之法,非近創之法,良由博古深思,參互考訂,以得一真,無容妄議。一則令後之人便於循習曉暢,數百年後,測審差數,推往知來,善於變通也。或疑中西異法,如格礙何。余謂天行無隱,君命非私。曆至今日,中人亦西學矣。且即就中曆而論,其根亦本於西,如列宿距星皆同,又列宿有屬太陽者四,屬太陰者四,亦同。是知根本既同,而清其枝幹,通其脈絡,有成書在,展卷研求,無不可見。豈足相難哉。學者勉之可也。
西古曆法
西庠之學,其大者有五科:一道科;二治科;三理科;四醫科;五文科。而理科中,旁出一支,為度數之學。此一支又分為七家:曰數學家;曰幾何家;曰視學家;曰音律家;曰輕重家;曰曆學家;曰地理家。七家俱統於度數,要皆師傳曹習,確有根據者也。若多祿某,即西洋曆學名師,在郭守敬前一千百有餘年,漢順帝永建時人,著書一部,計十有三卷。
第一卷:詳証曆學,大指如諸星運行,天體渾圓,地與海共為一球,地居天與空氣之正中,地較天大,不過一點等項。次著角理,不但以句股測直線之長短,且用曲線、三角形量天,是為以圓,齊圓所得諸星相距度分最準。又求二至相距幾何度分,在赤道內外幾何度分,并二曜相離最遠,為幾何度分。設黃道緯度求赤道相應經度,設黃道經度求赤道相應緯度。第二卷:論宗動天。設黃道在地平上之點,求其距赤道之地平弧。設日之高,求正側各景之長短。又求黃道各點之半晝弦,解正儀晝夜等眾星常見之,故偏儀二至規下歲一次,無景距赤道愈遠,晝夜愈不等,而兩極下,每歲為一晝夜。
第三卷:考太陽行,求二分時刻,辨二至氣至時。難求時刻,求歲實與每日太陽平行,乃作平行立成表。又推論日行,用同心規及小輪或同心及不同心合一之理,推地心與日規相距幾何。遠隨求太陽最遠點。〈亦名最高〉定太陽曆元,及太陽行度,每日不等之數。第四卷:論太陰行。證求太陰真行度,即月食可考,月有遲疾,平三行,乃求月平行,併月每日緯度,即以齊月諸行,或用同心圈及小輪或不用同心圈,二法同理。設三月食,求同心規及小輪兩半徑以定月,諸行曆元,又求月行正交中交之時,推二交逆行之數。第五卷:解月自行,以求月經緯度,必用小輪推月加減立成表。求月之更大緯度與月之地半徑差度,復求日月二輪與地球半徑之比例,及日月與地景之似徑。
地景其形如角,所求之徑乃月所過截地景之處。
又求月半徑及景半徑與地半徑之比例、求日真徑、求日遠於地、求景之長大。
已上三求,皆以地半徑為度。
求日月地之比例。
原書稱三大,即日月與地。
設日月之遠,求地半徑差,推視差立成表,比日月兩視差,分月視差,有三種。
第六卷:解日月合會。求日月平朔、平朢、併定朔定朢時,及其宮度分;求地景及月半徑定日月食,限論日月半年中能再食,月食後五閱月中能再食,七閱月中不再食,日於五閱月中各地能兩食,七閱月中一地能兩食,日於三十日中一地不能再食。更求月正緯度設月真所在,求視所在,求月正會前後四刻之視行及日月似會,〈即日食〉即求日食初虧食甚復圓三時定日食分秒。
第七卷:論諸恆星遠近,終古如一。証其晝夜行外,別有他行,論其順天經行,以黃道極為本極,定歲差度。設三星相距,以二星經緯度求第三星經緯度,詳測星法。
第八卷:論天漢起沒。詳天漢中大星所在,及眾星拱向,并其出入,設黃道經緯度,求赤道緯度等。
第九卷:求五星每年及每日平行解五星大小輪理;求水星之本行;求木星最高;求水星大小圈半徑比例;又求水星小輪上平行,以求水星各行曆元。第十卷:解金水二星之行,求金星最高及不同心輪與小輪半徑比例,設時定金星諸行曆元,求土、木、火三星之小輪,及小輪之本行。〈亦名歲行〉設火星三處,求其最高,測從地心至不同心圈其遠幾何;求火星小輪之半徑,推火星平行,定火星諸行之曆元。
第十一卷:解土、木二星之理,即求地心與木星本心之差,及木星本輪與小輪之半徑,并其平行定木星之曆元。後設土星三,次舍以求其最高,求土星小輪之半徑,而定其曆元。設五星之平行,求其實經度。第十二卷:解五政行度有退留疾等之故,即求其留界及逆行之半弧,更求金星左右距日之極大弧度并水星與日最遠度。
第十三卷:論齊五星緯度之法,求火、木、土三星各本圈,及黃道交角,并定其緯度,論五星伏見,先求火、木、土三星,伏見相距之時,次求金、水二星伏見及其相距之時。
已上十三卷,屬多祿某所著。除右引各目外,尚有三百餘款可為曆算之綱維,推步之宗祖也。但其辭句,太古淺學,罕能習之,故諸名家更互演譯,各有論著,今不及敘。
後又有亞而封所,乃極西寶祐時人。身居王位,自諳曆學,捐數萬金錢,訪求四方知曆之人,務依先師所著,創立成表,以佐推算諸曜之法,其功不在多祿某下。緣屬祖述成書,故今亦不及敘。
又其後四百年,有歌白泥驗多祿某法,雖全備,微欠曉明,乃別作新圖著書六卷。今為序次之如左:第一卷:天動以圓解。
第二卷:天并七曜圖解。眾星各及其次舍解。
第三卷:論歲差而証其行,較古有異論,歲實求太陽最遠點,及隨年日時太陽躔度。
第四卷:取古今月食各三度,求月小輪之徑,求大輪小輪之比例,并月經緯度,推日月交食。
第五卷:求五星平行,用古今各三測經度,求大小兩輪之比例,等終求其正經宮度分。
第六卷:求五星緯度。
已上歌白泥所著,後人多祖述焉。有西滿者嘗証多祿某、歌白泥兩家之法,惟一麻日諾又取歌白泥測法,更為多祿某之圖,益見其理無二矣。
近六十年,西土有多名家,先後繼起,較前人用測更精,立法更盡,造圖更美。其一未葉大因悟不同心規與小輪難於推算,於是更創蛋形圖,以解天文根本。設七政三測,求最遠點,又求地心與不同心差,又求各輪比例等理,其二苐谷,竭四十年心力,窮究曆學,備諸巧器,以測天度,不爽分秒。苐谷本大家膳養知曆,人造器市書計用二十萬金,著書計六卷。
第一卷:取二分真氣至時。
第二卷:取北極之高,并解前人之謬,解蒙氣反光之差,取二至真氣至時,并解二至難得真時之故,求太陽最遠點,并地心與太陽心之差,求加減數,証最遠點之行度及太陽平行,求歲實并推立成表,用立成、求日躔宮度而考其法。
第三卷:以二十一月食,求月平行,設月行新圖,以齊月行。用兩大規及三小輪詳其所以然。推立成并其用法,仍各設假如求月緯度加圖,及立成表算法,因求月食,又求月與地相距幾何,立推交食法,因測五緯之真經緯度,先考列宿之真經緯度。
第四卷:解測星應用儀器,乃駁古測有誤,取金星與日與某星相距度,以求某星距日度分幾何。取近黃赤二道距度并之,以合周天全度。復取六星之距度以經度相併,適合周天之全度。求角宿經緯度,以起周天之度。再求近赤道十二星經緯度,証星之黃道緯度。今古不同,求星之經度,并解其時八百餘星之真經緯度。〈五十三年前〉復加百餘星、赤道經緯度說。第五卷:解其時新見大客星,計十二章:一詳初起及漸大至與金星等并漸減。二取附某宮星以定其經緯度。三解測新星所用諸器。四取新星與他星距度。五解其更度幾何。六用各法以求新星經緯度。七求新星赤道經緯度。八証新星不麗空際而麗列宿天。九考新星之大小。十取新星之似徑得三分三十秒。十一証新星大倍於日大於地三百六十倍。十二考眾星參差。
第六卷:測器諸圖圖,計五章。一解用測器求三曜之高。二解用測器求星之緯度。三解用測器求星相距度。四解各儀象。五為天文答問。
又苐谷彗星解十卷。測彗星之高度;尾之長短;光之隱顯,及其方向。考十二星在黃道上度,以求彗星之真所在。設彗星離兩星之度,求黃赤道經緯度;求彗星每日赤道經緯度;求彗星所行之道,及其道交黃赤之角處。依每日彗星行黃赤二道作立成表,証彗星在月上較月更遠於地,為三百地半徑。故知彗星在日月二天之中,証其尾恆向日與金星。作彗星行度圖,徵彗星之大為月二之一,尾長為九十六地半徑。〈每地半徑為一萬五千里〉因考前人彗星之論當否。苐谷沒後望遠鏡出,天象微渺盡著,於是有加利勒阿於三十年前創有新圖,發千古星學之所未發。著書一部。自後名賢繼起,著作轉多,乃知木星旁有小星四,其行甚疾。土星旁亦有小星二。金星有上下弦等象,皆前此所未聞,且西旅每行至北極,出地八十度,即冬季為一夜。又嘗周行大地至南極,出地四十餘度,即南極星盡見,所以星圖記載獨全。
已上諸賢所著,皆屬推解曆理,近因古學奧深,學者為難。曆學家別有立成表,及測天諸器,以便初學。又有永年曆,亦立成之類,預紀七政經緯及交食,凌犯諸行,取準於天,具舉其証。蓋由推測二功相佐而成,不可疑也。今論測器惟渾儀為最用之,取日光求其躔度,求日緯度,求北極出地幾何日出,求東西之緯度,求太陽午正之高推時,求日星之高,求太陽赤道經度,求星出地平之時刻,求太陽距子午規時刻,求太陽出入並晝夜時刻以日星高,求時刻又作地平日晷,求朦朧時刻隨時求東出黃道宮度分。
又渾儀挾持未便,因又約為平儀體製,雖異而施用不殊。〈名渾蓋〉乃有造平儀,及百游各儀法,其說甚多,其用甚廣。
又有日晷多種,約言其法:如作象限作卵形,考牆面之方向,求子午線設時,求日之高設日之高,求時分論有法日晷,蓋有六種:一地平上晷;一向南平面晷;一向東平面晷;一向西平面晷;一向北平面晷;一向赤道平面晷。詳每日晷有十二種線,以景証日之行。如此從地平起時線,從子午起時線。節氣線、晝線過頂圈線。日高線地球之徑圈八十二種高線,幾節氣出地平上線,日出地平算某時刻,日入地平,算某時刻每日平分晝為十二時線。〈名七政時線〉又有向南向北斜面雜向,立面雜向,倒面挖面,或正圓或長圓,正球偏球,各日晷及各正表斜表法,概因無有定向,稱無法日晷。又設日晷一圖,以大為小,以小為大焉。夫日晷大不越數尺,小僅數寸,而天之高遠,太陽之行度,經緯悉備變,相以通其理,多方以盡其能,故曰曆學之廣大,即日晷可徵也。
右皆造日晷法。然造晷用圖平行垂線最多,下手為難,乃用立成表,其法更精,成功更速。又日晷之度數,或用立成表查,或用幾何要法,或用比例尺諸規矩,究竟所得皆符不爽毫髮,即此而推,所算日躔之密合,亦并可見矣。
合而觀之,西洋之於天學,歷數千年,經數百手而成,非徒憑一人一時之臆見。貿貿為之者,日久彌精,後出者益奇。要不越多祿某範圍也。已前所引,在全書僅十分之一,覽者即所見,以推所未見可也。
西新曆法
余著新法,悉本西傳。非敢強天就法也。乃為法以合天,以測候,為曆家之首務。故修政以來,除西製大銅儀數具外,在局別造有半徑儀三座,自心至邊,或一丈或八尺,具刻宮度分秒,一一詳明,以求適用。日督同監局官,生晝測日夜,測月星三儀所測,或並同或兩同者,取以為準。若三各不同,則置之俟,再測如是者數年,列宿距星遠近,異同悉於是,時考定。凡遇五星凌犯,伏見日月交食,公同部司赴觀象臺,測驗務求密合,累蒙欽遣內臣同來審視。又因交食差官,四方測驗異同,嗣後奉命造進黃赤大儀,及星晷天球大日晷等,或內庭親測,或偕內靈臺諸臣測。如是者又數年,於是上下相孚,朝野悅服,上乃決計散遣魏文魁等回籍,一意頒行新法,惜兵事倥傯,未免有待將來耳。
中土往代修曆,不過加減、四餘、四應、歲實等項已耳。一時合天,久則仍錯,有數十年一改者,有數年一改者,前改既非,後改亦復如是。曆學廢弛,非一日矣。余初奉命修曆時,亦有以略改舊法請者,謂作者可免創始之勞述者,兼得習熟之便,然而不能也。詳考舊法,其錯非在算數,乃在基本。不清其基,而求積壘。不治其本,而理枝幹。其術未有濟焉者。余故不辭艱瘁,晝夜測驗天行,參考西法,然後正其紕繆,補其闕略。約有數十餘款,於是著成曆書,解明法原,詳整法數,自太陽太陰,恆星交食,以迄五緯,莫不條分縷析,綱舉目全,共計百有餘卷。已經進呈御覽,蒙恩宣付史館刊本,傳布四方,與海內知曆者共之矣。茲更將法原諸書,逐卷挈其大指,以便觀覽如左:
日躔曆指測準歲,實平視二行盈縮,元及大差大距度等其題:一求南北正子午線,以定諸徑圈及十二時之界,以記太陽行滿晝夜每日之始末,乃取準於天。非如從前徒用一指南針而已。
一求北極出地度分以定日出入、晝夜長短,日月帶食,日食有無,并諸曜正斜,照地等類,此用象限儀或測日軌午正高,得距赤道度餘,即北極出地高度。或測近極一星在最高,又測之在最卑。折中取之,即正北極高也。
一求各氣差氣從地發蒙昧空中,故自天頂以迄地平,諸曜逐緯詳測,定差分秒多寡,因而加減原測,即得各曜真位也。
一求黃赤二道之距,以定太陽赤緯。於夏至前後一二日,測午正日軌,〈必於午正者免蒙氣也〉乃於所測度內減去地半徑差并赤道高,餘即二道相距真度分。
一求太陽盈縮之元,以定平行加減,乃得每宮度相應之實行。蓋設太陽以平行,旋天每日前移一度,則宜自秋至春,與自春至秋日,行之度數相等矣。今天度等而所行日數不等,相差八日有奇,此何以故。蓋因地在太陽天內,非其正中也,故設一直線貫地心而以兩端接日天,必分為大小兩半,大半之頂距地遠,日行經過之時久。小半之頂距地近,日過此必速矣。且日體近冬至現大,近夏至現小。冬至之月食大、小又異於夏至之食,總由地景長短大小,係於日光遠近之故。西古曆家二千年以來闡明此理,並立測法傳之後人,即日躔並日月交食皆正其本矣。乃此中曆家,羲和而下,守敬而上,舉無有悟此者,何也。又一求太陽年日及時之平行,以定歲實,以確立推算之根,所謂曆元也。法先後隔數年,或春或秋,於午正時測日軌,務得二分之準時。
太陽在二分,其緯六日約得二十四分,分應四刻,故較他時所得為準。
乃於先後間,總時以中年分之,得每年之平行,即真歲實。而歲實又以周天平度〈三百六十〉分之,得一日之平行時,亦倣此。但因日天心異於地心,漸移右行,二心相距遠近未有定數。雖所移甚微,而一二百年後必少覺之。千年後差乃顯著。則依本法復測復,推以加以減,即造曆無異。今時故新法實永法也。昔郭守敬若知此法,可免歲餘上推百年增一,下推百年減一之議。惜乎不能也。
一求太陽最高所在,及地心與日輪天心相距之差,以定加減,始末以得隨時推日實行確法,蓋太陽西行及東本行之外,其最高亦順十二宮漸漸東行二心。〈即太陽本圈心與地球心〉相距歲歲減少,古測斷不可泥,曆家若不諳此,日躔無根,又何憑以推五緯乎。古西土去今千八百年,以三角形測日軌,記最高在申宮五度三十五分,兩心之差為全徑百分之四分強。千年後又一士測之,得最高在申宮二十二度十七分,二心相距為百分之三分半強。及㨿今測,又在未宮六度強,二心之差不及百分三之半矣。中曆從來以夏至為準,泥在未宮,初度相沿不改,豈非大誤。
一求太陽視差,即地半徑差,此差既由各天與地球大小之比例,而生則欲求此差者,須取一天與地最遠,無可比例者為之。則恆星天是已,故於恆星天設三角形查與太陽交角相對之弧,〈他曜倣此〉弧有大小而本差之多寡即見矣。
一論日差以齊諸曜之行,所關者大,故詳推一立成表,以便曆算。即太陽實行嬴縮,每日不等是也。彼旋地一周,復於元界。〈子午圈是〉為日必等者,稱用日,蓋民間所用也。曆家若亦泥之,則大惑矣。
恆星曆指三卷。其一以金星測恆星及黃赤道度等法於日未出時,先測恆星與太白之距,日出後又測太白、太陽之距。晚測反是,先測太白與太陽,而日沒後乃測太白與恆星,因而求太白經緯視差,及太陽經度則以曲線三角形法推得兩經度,以較同測之星加減之,并得本恆星之經度。今以畢宿大星婁宿北星角宿距星等為假如定赤道經緯,即餘星倣此可推矣。
又測近黃赤二道,所有諸大星任定幾星,作距星為界,或自西而東,或自東而西,求兩測之距度,及距赤道之緯度,用三角形法推得其經度差,因連綴求之,以迄一周,所得經度。若既合於赤道周,則所測各距之經度必皆密合矣。乃復用之為界,以測眾星,皆可無不合者,再以恆星赤道經緯度推其黃道經緯,反復相求,非三角形無由而得,蓋或星居兩道之中,或南或北,或居兩道相交之左右,必設各極所出之曲線,遇星而交而復相離,各底本道而止,乃為三角形者數矣。最便推算,且恆星依本法彼此相推,不但其緯度終古不易,即相距之經度差,亦終古不易,故凡推七政者,必用恆星為界,而後諸曜之遠近,灼然不爽也。
終引所資,以測恆星者,如測器,如子午線,如北極出地高,如視差等,皆是也。蓋測星有三求:一求出地平上度分則用象限儀;二求相距則用紀限儀;三求距黃赤二道之度。則用渾天儀若子午線者,諸星行度升之極降之始也。北極出地者所以正高下也。凡用儀必以儀上極與本地之極高下相當,即經緯皆相當,故測星者使無子午以正東西升降,無極高以正南北高下,即一切推算之法無從措手,若視差就地半徑差論,恆星以距地遠得免,就清蒙差論則恆星近地平必皆有之,測時宜用減矣。
第二卷:測恆星黃赤本行。其行黃道上即歲差也。中曆論歲差,有曰未能測其所以然,第以全曆推之,二萬六千八百八十年差一周天,每歲差一分三十餘秒。上推至帝嚳,甲子四十年,日在虛六度,至夏王不降乙未三十五年,日退入女宿,商武乙丙寅四年日退入牛宿,周簡王丁亥十二年日退入斗宿,宋度宗戊辰四年日退入箕宿四度二分,餘且言此定算也。又或測日度者,以月食衝求之,可謂巧矣。然而皆非也。夫每歲所差甚少,月食分數頗寬,安得借此求彼,此其謬一。謂日退者,即日逆行,古來測日但有盈縮,有公行,有本行,退逆之行,理所必無,此其謬二。既言未測其所以然,何從而得一定之算,此其謬三。西法則以黃道二分二至為界,據古所測某恆星距界之度,從而復測之,乃見遷移以較。中古上古,此星離冬至漸遠,如前此居冬至者虛也。今巳順行東去,繼之者為女、為牛、為斗、又後為箕矣。是知歲差,係恆星前行,與七政依黃道本行無異,此為真所以然,非日退之說也。且西測星,非詳得其分秒,置不用,非三四器三四人,同時並得在一分以內者,置不用。此新法所以獨密也。所得歲差定數為五十一秒。〈依六十算〉由此得恆星歲實小餘為二十四刻九分,又約二十七秒,乃古今不易之則也。
問:星歲無差,既有定算如此,曆家不用以推年日何。曰:立歲限以定所為主,如四時如二至二分等,日行皆有定所,星算雖定,而其右旋於各節氣恆無定所故,難用推年日也。
考黃赤道宿度,今古變易,緣諸星隨黃道斜交赤道故也。每見太陽之行黃道,夏日距赤道北,冬距其南,逐年如此。豈非由二道斜交之故乎。曆家同時測日經,而兩道上所測度分必異,又所差日各不等,此為日經之變如從兩極各出直線,以交日心,引之,徑過以至赤道,兩線必不復會於一點,以是知日經緯在赤道恆變,即恆星亦然,逐漸右旋,即赤道宿度,逐漸有變。其數多寡,前後,必異。惟黃道經度,則終古如一,而星亦終古如一,斗恆似斗,尾恆似鉤,古二星在一直線者,今時亦然,彼此相距皆同也。
累測黃赤兩道恆星之經度,以推古今各宿積,及本度並載曆指。讀者以參觜不仍舊次為疑,不知宿在黃赤二道原有分別,其依黃道不變之度分,參前觜後,終古恆然。若依赤道而論,在昔雖先觜後參,而近自二百年來,則參先而觜後矣。蓋因兩道從兩極出線,以定度數,故有異也。
第三卷:以黃道經緯變赤道經緯,及繪星圖數法,蓋星之去離赤道無恆,而其去離黃道有恆。即黃赤二道之相距亦如有恆。以兩有恆求一無恆,則依曲線三角形以乘除三率等法推算,可得。若直欲從赤道求之,無由而得矣。緣星行依黃道以向赤道時有遷移故也。
繪圖,舊以恆隱圈界為總圖界,星偏河南之南,不復有圖矣。新法因見隱圈南北隨地不同,故以兩極為心,以赤道為界,或又簡以中土恆見之圈為界,繪總星圖,閩粵以北,可見諸星,無不具載。至圖內正斜,各圈直曲各線依星本經緯,應入其中者,本卷一一詳之,乃除天漢積屍氣等,無算小星外,凡可見可測者,別以六等。令星在圖、在天,大小異形,無不相肖。月離曆指,計四卷。首卷論測月平行策,及遲疾加減,正數如各種行度。一隨宗動天日,一周行。二依本天順白道自西而東平行,此或以太陽為界,從合朔起算,或以宮次節氣為界,從各點起算,謂之交周滿一周謂交終。三依本輪自行從東而西,然依輪之上,順行依輪之下,則逆本天而行。但緣月行甚疾,地面但見其遲,不見其逆,此行謂之轉行,滿一周謂轉終。四隨次輪乃本輪之周復,有一小輪,其心隨本輪左旋,月在其上,則又右旋。滿一周,名為次轉,終也。五為交行月行白道,出入黃道,西行所交,於黃道中線,兩點。一名正交,一名中交。舊所稱羅計是也。外又一次輪實測則有而據之,以推度數,頗微無大用。又一面輪使月一面恆照,下向地,此亦無關疏密,皆置不論。論測月平行,乃因視差及蒙氣差參錯難,分月體且月體恆虧,無從測心,以此測月最繁度,分難得其準,須按西古今法於月食時驗而知之。晉史姜岌亦以月食衝驗太陽所在,然而考太陽之躔度易,考太陰之離度難。在姜為倒用,兩率皆疏矣。且平行亦非,一食可驗也。蓋任用一食,僅得當時之行度,何由遽定,平行必擇前後兩食,各率均齊者,以為兩限。然後取其中積平分之,庶免日去地時近時遠所生,闇虛時大時小與夫月轉時遲時疾;時在最高,時在最庳。諸凡月行,不平之緣也。但欲得此前後食,務須求之記載。今考二十一史,天文志但記有年月日,而略時刻分秒無已,借西曆補之。
論測正中交行度。蓋月本圈之自行度,曰轉行。及於黃道,曰交。而轉滿一周,曰交終。其在後不及轉之度,即謂兩交之逆行也。測法亦用月食,考古無傳,仍依西史,如前法,用兩月食測其前後各率,均齊,得交逆行日三分十一秒,歲十九度零十九秒四十三微,此為二千年前古測,後史各加密測,推得交行,每年盈一秒四十二纖應減。
論用不同心圈,與用小輪,名異理同。皆藉以分布、度數解明,七政盈縮,遲疾之行,乃公。借古今測定本輪之大小、遠近之比例,以求加減差立,推算各表之法。然而創始難工,增修易善。曆家積功二千餘年,至近代測驗,而後漸次加精,較古為密也。
終定太陰諸行曆元。宜命一定地以憑,起算即依本地初度初分為準。以加以減,推算各地本時,本曜之各所在度分。此法從古未有,且測北極,出地中,率不合。蓋前人未悟地半徑差與蒙氣差於二至所測之高,應有加減,故未得真高也。
二卷論測次輪次加減遲疾,及半徑差月徑地景徑等。乃引古今西史,月天諸輪之圖解各所遲疾行之理。并經緯隨時度分更推。假如令數與圖互相發明,因知欲求月離真所非一均,數可定。蓋雖加減本輪之自行度可得定朔、定朢,緣距限在五度內,故然而二弦及弦左右之自行,差則異於朔朢,其距限大至七度半強矣。故據次輪之自行,加減立第二均數於理為盡,從是可得太陰之視行實經度。
次定交周交行,及交行之曆元皆於月食取法。蓋須前後兩月食,其距太陽之最高遠近,均等。兩食分等兩食之在陰曆陽曆正交中,交亦略等,則因兩食之中積而得。交會及交終之數。依此用三率法以各數推得交行之度分。又得月平行距交之度,並其平行距宮次或節氣之度,兩數之較為三分十一秒,是為兩交。一日逆行之數,所謂羅計行度也。若交行之曆元,亦於兩月食得其諸率,各等則必并得其距。交亦等蓋交終由兩食之經時,而知今定交應則因兩食之月距交等度,考其中積時,自行滿交周外即得其距交幾何度分。是曆元也。遂命曰:某年天正冬至為曆元,而某處某府為曆元本所。
又次測黃白二道相距度分法。求月軌極高以免諸視差加減,故乃得距赤度分去減黃赤距度,餘為黃白距度。此西古今通法。中曆黃白相距,恆大於西術謬矣。其推月食恆小於天驗,殆緣於此。
論月視差此因地半徑而生,與他曜同,但月天視地為近,為卑,則地與本天各半徑之比例其視差並大古今累測得數無異,約一度,故測太陰先得其視高,乃以地半徑差加之,得數。又以蒙氣差減之此為實高。如反推則得其實高乃以地半徑差減之得數。又以蒙氣差加之此為視高具見本表,但蒙氣之差因地因時所在各異,必求本地勢本時刻之確數定之。終測月徑地景徑或由月食測定食分,并推求其自行距交距黃道,等率而得,或以測太陽之似徑比於地而并記其月距地設,三角形,推月與地各徑又地半徑之比例,而兩徑可定。
三卷論測日月地大小近遠之比例。引古今法數種,先求各視徑大小如日食時月視徑隨地不等其各視徑與實徑大小絕異。又如月視地為小月天視六曜天為小,去人又近,後定日月之實徑,推各體之容詳,測日月各距地之高,論月天象數及諸日表之原。四卷論測太陰見伏光體,并四餘辯天行無紫氣等。引古今交食,以証新法。並為後學之資。蓋因中史失載,交食分秒,及陰陽曆與太陽之距最高,太陰之自行度分,等後人無憑,推步以資修,改故悉取之,西史交食,曆指第一卷。詳太陽光景地景,及日食之,故先引界說。如何為暗體,原光照光,次光滿光又如何為初景,次景滿景。蓋食生於景,景生於光,滿景非暗也。稱光暗之中,即日月食可辨。
凡交食或地食光於月景為日食,或月體食光於地景為月食,乃日月地三球,各體大小不等,有靜有動,去人有遠有近,當求其大小遠近之比例,推其施光受光之體勢,乃得交食之體勢。今設兩球大小等,一暗一明。明者半面施光,暗者半面受光。無分遠近,未有交食者也。若明球小,暗球大。暗以小半受光明;以大半施光。此為太陰照地,而地受其隔日之光也。凡大施小受,施以小半,受以大半。二體彌近,大者施光,之小半,彌小。小者受光,之大半,彌大。此即日居最卑,而食之勢也。若夫小施大受,則又二體彌遠,而施者亦彌小,受者亦彌大,此月食之分數,有多有少,而月近地居,景厚處食分多遠地居景薄,處食分少總。由大小遠近之比例而生也。
又詳景之處所在受光之背面,乃因月與地勢能出景。在日食則為月景,下至於地。月食則為地景,上至於月。景形為角形,緣出景之圓體,與太陽大於地於月之倍數相當也。月朢、月有食,乃地景隔日光,令月不受,照有時,失滿,光有時全失光。月朔日有食,乃月隔日光,令地不受,照有處。射滿景有處,存少光皆係景之作用也。至論月在景之光,色或赤或雜,或青黑,色皆有占驗,或生於氣景,或映於旁光,或染於近地之清蒙,氣皆能令月現種種色也。論食之期,二景既隨日月所至,終古不爽,即有定候。一在定朔,一在定朢。當食必食,多寡先後上下,千百世可知。此則本卷益加詳焉。
第二卷:詳交食諸類,及推交食之原與簡法。蓋日月之行,雖有隅照方照六合照等,悉無交食,獨相會相朢。〈亦名合會照會〉有食詳之,則有實。會中會視會之,別皆為推步之原。三會或較於地心,或較於地面,各異實會,中會相距,又無定度。必先推求各元法。從本天大小圈以曆元並以三角形細推,乃能成表,為密求法以便後人。蓋因得其所以然,而後握簡御繁無難也。第三卷:求推交食,依人目所見,儀器所測之時刻,及所食分數之原,必應改實時為視時而此地此時見食,彼地則異時見食也。故可隨地推交食之有無,又可上推往古,下驗將來,萬年悉如指掌。若食分之多寡,既原於日月地景之各視半徑,則定視徑分秒之數,逆計太陰居最高或最卑,本視徑差地景即因太陽居高居卑不同,其照地生景之差以得各實差,然後食分可得而定矣。
第四卷:詳食限食甚前後時,及繪食圖以解各食向位。論限日與月不同。蓋雖同以所行各道經度距交幾何,為有食之始。然而月食則太陰與地景遇因而兩周相切,即以兩視半徑並較白道距黃道度,推交周度以定食限。日食則太陽與太陰遇,雖亦兩周相切而有視差必先加入視差而後得距度,定其食限也。惟其食限各異,故推太陰越五月,能再食。越七月不再食。而太陽越五月、七月皆能再食。
至於食分,則以距度求之。蓋兩周之心相距之度也。在月食則為太陰心,實距地景之心愈近,食分愈多。在日食則為日月兩心,以視度相距,其近遠不依實度,而依目視之所及為準。此即月食分天下皆同,而日食分隨人目東西南北各異之原也。
食分以緯度,而定食。甚前後時刻,則並以經緯而定。蓋太陰本時距度多寡不同,即入景淺深亦不同。淺則歷時少,深則歷時多。此蓋從緯定也。若就經論,太陰之自行,時疾時遲。緯與視徑雖同,而自行每食不同。即所得時刻亦必不同。但太陰入景之弧,與出景之弧略等,故依其行弧,推食甚前之時倍之,隨得食甚。後至復圓之時,乃日食時刻,則又以視差有異焉。交食圖列方位。方位者,日月失光之面所向之方也。法先考本食,是陰曆或陽曆,更考黃道是斜交地平與否。蓋黃道斜交日月,亦依以斜行食時,方向必異。不可不審也。故繪圖以一直線過日月二心,審其與地面相遇之勢,乃定日食方位,過日景二心,審其與地平相遇之勢,乃定月食方位。舊法徒以陰陽二曆求之,疏矣。驗時安得合乎。
第五卷:詳日月視差,及日食掩地面幾何。凡推步日食,要以人目為主,目見之,會非實會而視會也。此差雖由地半徑生。〈以人目在地面不在地心故〉更為人目差分別有三等。一高卑差以天頂為限,一南北差以黃道為限。此限能變諸曜緯度。一東西差以黃道九十度為限。其左右能變經度,及時刻。測此三差,悉用三角形,因設地半徑為一邊,日月各距地高為一邊,各距地面之遠為一邊。測之乃得高弧或正或斜交於黃道,以四方分視差,然東西南北二差又時有變,務彼此相較,展轉推求可也。
論日食之掩地面,必係全食或係應不見光之地面。又或本日太陽,適在最卑,而其視徑大似太陰之視徑,若此則雖二曜之心合,而周邊大小微異。乃見金環焉。又總論見食之,地其廣幾何。且見食進退一分,應地面幾何。由是以推各國各省能見食與否,並食分多寡等義。第六卷:依原算日食,以顯推表,及其所用之所以然,必以視差求視會,因詳前引三差恆垂向下,高卑差為正下,南北差為斜下,東西差獨中限之,一線為正,左右皆斜,此是太陰所變,距黃道度及順黃道經度用以加減時刻,並求食分可矣。但除地半徑差外,別有三差,名外差,不生於日、月、地,而生於氣。一曰:清蒙高差,乃地所出清蒙之氣,能變易高下。二曰:清蒙徑差,日月居其中,隨變本徑之大小。三曰:本氣徑差,本氣者,即月天以下空中氣也。較清蒙為更精微,亦能變太陽之光照,令目所見之視度、視徑,隨地隨時大小不一也。
第七卷:測考食分方位及時刻。務推與測並行,以自驗其法密與否。西曆家創法之初,審之於天,以求其當然。成法之後,復考之於天,以証其必然,正此意也。交食推法既備,前卷、本卷則引測交食多寡之式。如測日月各食分,或於室內,或於室外,以真光形如遠鏡等,承其射光之容,即食分多寡可得,非舊法水盤所能及也。至二曜食時,所向之方位,或正或偏,測與算合不爽毫末。又日月或全或零,食之時其變形之限如二食所共者,初虧食,甚復圓月食,所獨者,食既生光,皆可得其準也。
《五緯曆指》一卷。公論定各星古今次序,測五星平行均數。據古傳太陰最近地,其次為水,為金,為日,而火,而木,而土,而恆星。古又謂諸天皆以地心為本心。今測則惟日月與恆星為然。五星各與地不同心,即各視差,及各高卑距地遠近可徵也。
五星諸行,較恆星與太陽而得,古今共法也。乃先記其各平行,而因各本行。圈皆與地為不同心,圈并亦定其本行,而更以古今圖樣解之。且增以新測,五星左右異像焉。
第二卷至六卷:每卷測定五緯,一星之最高及本天與地中兩心之差,並各星表曆元,以得各自行及歲行加減等度分。但金水二星之行相似。與火、木、土異。蓋火、木、土或會或衝,太陽以其實行為歲行之界,而金、水即以太陽平行為本天之平行,其本天不出太陽之本輪,因加小均輪以齊其順逆,行天一周有二伏二見之時,非彼三星,每歲一會一衝,太陽可比也。又火星或以其行甚曲,或以其行之遲疾不等,有時四五旬,日行過一宮。有時二百餘日,不及一宮。行似無法,茲窮究其理,以著於圖。定其經緯高卑之行,使測與推諸用法皆明也。
第七卷:論五星緯行,推其與恆星或互相照或同出入,以定其凌犯、近遠、見伏諸類。蓋舍緯行南北,多寡而止,論經行即淩犯,諸類無從得其全也。故引古今累測遊星之緯,記其各本道與黃道之交角,並繪圖用三角形所推兩道闊狹,以顯其實相距之比例。又定五星各本天交,行而較火、木、土於金、水,詳其緯從何而生,從何而有,異同也。
第八卷:著諸曜凌犯相照,伏見之原,解七政遲疾,二行五星留逆順合衝,各情並著表繪圖求。入宮入宿等法。并論農家占歲,醫家療疾,人預知天時之雨暘,皆由日月五星所命。又定月大月小,節氣閏月,諸法。第九卷:依古今法測五星各距地之遠近,以推其降施之力,測各視徑及實徑之大小,定其凌犯及諸照之密合。查五星光色,以考其照物之性情。蓋星皆借日光之分,而所發光色各異,有如鏡者,有如水者,有如金者,殆由各染本體之色而然。又據新法新測,以考中曆之古測,乃知古測晨夕二留日,時折半以求合伏之時,非法也。又其所用表晷簡平等儀,皆與星行之道絕不相似,而用以測五星,則非其器也。大約測五星,須用黃赤全儀,弧矢儀經緯象限等,與其行相類者,而又常較之於恆星,乃可得其準也。
已上略引書目,皆歸曆原以全修曆之學,闕一不可。古之論曆者,或務改曆元如氣應等,或務正定歲差。不則求之合朔,求之五星,求之宿度而已。總皆掛一漏萬,其法立窮,必如新法,乃為無歉。且此外更著學曆,要書如割圓法,八線表視學,幾何要法,測量全義,渾天儀用法,比例規籌算開方等法,以為旁通之學。而曆學於是乎大備,後有學者宜究心焉。