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正文

卷五十二 志二十七

清史稿 作者:趙爾巽


  ◎時(shí)憲八

  凌犯視差新法上道光中,欽天監(jiān)秋官正司廷棟所撰,較舊法加密,附著卷末,以備參考。

  求用時(shí)

  推諸曜之行度,皆以太陽為本;而太陽之實(shí)行,又以平行為根。其推步之法,總以每日子正為始,此言子正者,乃為平子正,即太陽平行之點(diǎn)臨於子正初刻之位也。今之推步時(shí)刻,雖以兩子正之實(shí)行為比例,而所得者亦皆平行所臨之點(diǎn),則實(shí)行所臨之點(diǎn),自有進(jìn)退之殊。設(shè)太陽在最卑后實(shí)行大於平行,則太陽所臨之點(diǎn)必在平行之東,以時(shí)刻而言,乃為未及。若太陽過最高后實(shí)行小於平行,則太陽所臨之點(diǎn)必在平行之西,以時(shí)刻而言,乃為已過。故以應(yīng)加之均數(shù)變時(shí)為應(yīng)減之時(shí)差,應(yīng)減之均數(shù)變時(shí)為應(yīng)加之時(shí)差,此因太陽有平行實(shí)行之別,以生均數(shù)時(shí)差也。然太陽所行者黃道,時(shí)刻所據(jù)者赤道,因黃道與赤道斜交,則同升必有差度。如二分后赤道小於黃道,其差應(yīng)減,在時(shí)刻為未及。二至后赤道大於黃道,其差應(yīng)加,在時(shí)刻為已過。故以正弧三角形法求得黃赤升度差,變?yōu)闀r(shí)分,二分后為加,二至后為減,此因經(jīng)度有黃道赤道之分,以生升度時(shí)差也。按本時(shí)之日行自行所生之二差,各加減於平時(shí)而得用時(shí),由用時(shí)方可以推算他數(shù),故交食亦必以推用時(shí)為首務(wù),即日月食之第一求也。其法理圖說已載於考成前編,講解最詳,其圖分而為二,且均數(shù)時(shí)差圖系用小輪。至考成后編求均數(shù)改為橢圓法,其法理亦備悉於求均數(shù)篇內(nèi),然未言及時(shí)差。今依太陽實(shí)行所臨黃道之點(diǎn),以均數(shù)之分取得黃道上平行點(diǎn),即以平實(shí)二點(diǎn)依過二極、二至經(jīng)圈作距等圈法,引於赤道,可使二差合為一圖。其太陽之經(jīng)度所臨之時(shí)刻及二時(shí)差之加減,皆可按圖而稽矣。

  如道光十二年壬辰三月初六日癸丑戌正二刻十一分,月與司怪第四星同黃道經(jīng)度,是為凌犯時(shí)刻。本日太陽引數(shù)三宮三度五十五分,太陽黃道經(jīng)度三宮十五度五十三分,求用時(shí)。如圖甲為北極,乙丙丁戊為赤道,乙甲丁為子午圈,乙為子正,丁為午正,己庚辛壬為黃道,丙甲戊為過二極二至經(jīng)圈,己為冬至,辛為夏至,庚為春分,壬為秋分。子為太陽實(shí)行之點(diǎn),當(dāng)赤道於丑,則丑點(diǎn)即太陽實(shí)臨之用時(shí)。卯為太陽平行之點(diǎn),而當(dāng)赤道於辰。其卯子之分,即應(yīng)加之均數(shù)一度五十五分四十五秒,試自卯子二點(diǎn)與丙甲戊過極至經(jīng)圈平行作卯午、子未二線,即如距等圈,將太陽平行、實(shí)行之度皆引於赤道,則庚午必與庚卯等,庚未必與庚子等,其赤道之午未亦必與卯子均數(shù)等。變時(shí)得七分四十三秒,為赤道午未之分,即均數(shù)時(shí)差也。次用庚丑子正弧三角形求庚丑弧,此形有丑直角,有庚角黃赤交角二十三度二十九分,有庚子弧太陽距春分后黃道度十五度五十三分。乃以半徑為一率,庚角之馀弦為二率,庚子弧之正切為三率,求得四率為庚丑弧之正切,檢表得庚丑弧十四度三十七分三十六秒,為太陽距春分后赤道度。乃與庚子黃道弧相等之庚未弧相減,得丑未弧一度十五分二十四秒,為應(yīng)減之黃赤升度差。變時(shí)得五分二秒,即升度時(shí)差也。蓋太陽平行卯點(diǎn),距春分之庚卯弧與庚午弧等,則午點(diǎn)乃為平時(shí),即今之凌犯時(shí)刻。而太陽實(shí)行子點(diǎn),距春分之庚子與庚未弧等,則午未為平行與實(shí)行之差。如以太陽右旋而言之,為實(shí)行已過平行,然以隨天左旋而計(jì)之,為實(shí)行未及平行,是未點(diǎn)轉(zhuǎn)早於午點(diǎn),故必減午未均數(shù)時(shí)差,乃得未點(diǎn)時(shí)刻,此太陽在黃道虛映於赤道之時(shí)刻也。然子點(diǎn)太陽實(shí)當(dāng)赤道之丑,則丑未為黃道與赤道之差。若以經(jīng)度東行而言之,為赤道未及黃道,茲以時(shí)刻西行而計(jì)之,為赤道已過黃道,是丑點(diǎn)復(fù)遲於未點(diǎn),故必加丑未升度時(shí)差,方得丑點(diǎn)時(shí)刻,即太陽在黃道實(shí)當(dāng)於赤道之時(shí)刻也。其兩時(shí)差既為一加一減,而所減者又大於應(yīng)加之分,故先以兩時(shí)差相減,得丑午時(shí)分二分四十一秒,而為時(shí)差此因兩時(shí)差加減異號故相減,若同號則相加,所謂兩數(shù)通為一數(shù)也。又因減數(shù)大於加數(shù),故仍從減,若加數(shù)大者則從加矣。乃減於午點(diǎn)凌犯時(shí)刻戌正二刻十一分,即得丑點(diǎn)戌正二刻八分十九秒,為凌犯用時(shí)也。

  一率半徑

  二率庚角馀弦

  三率庚子弧正切

  四率庚丑弧正切

  圖形尚無資料

  又設(shè)凌犯時(shí)刻丑正一刻,太陽引數(shù)三宮十三度二十九分,黃道實(shí)行三宮二十五度三十四分,求用時(shí)。如子為太陽實(shí)行之點(diǎn),當(dāng)赤道於丑,其丑點(diǎn)即所臨之用時(shí)。卯為太陽平行之點(diǎn),當(dāng)赤道於辰,其子卯為應(yīng)加之均數(shù)一度五十二分二十五秒,亦自卯子二點(diǎn)與過極至經(jīng)圈平行作卯丑、子未二距等圈,其平行卯點(diǎn)映於赤道,恰與實(shí)行當(dāng)赤道之丑點(diǎn)合,是由平行所得之時(shí)刻,已合實(shí)行實(shí)臨赤道之用時(shí),遇此可無庸求其時(shí)差也。然何以知之,蓋兩時(shí)差之?dāng)?shù)相等,必減盡無馀,即無時(shí)差之總數(shù)矣。今試按法求之,既作卯丑、子未二線,其庚丑與庚卯等,庚未與庚子等,則丑未必與卯子均數(shù)等,變時(shí)得七分三十秒,即赤道上應(yīng)減之均數(shù)時(shí)差。次用庚丑子正弧三角形,求得庚丑弧赤道度,與庚子弧黃道度相等之庚未弧相減,得丑未弧,黃赤升度差恰與均數(shù)等。變時(shí)亦得七分三十秒,即赤道上應(yīng)加之升度時(shí)差。其時(shí)差一為加、一為減,而兩數(shù)相等,乃減盡無馀,既無時(shí)差之總數(shù),則其凌犯時(shí)刻即為用時(shí)可知矣。此法以丑點(diǎn)凌犯時(shí)刻減去均數(shù)時(shí)差,得未點(diǎn)實(shí)行虛映之時(shí)刻,而復(fù)加相等之升度時(shí)差,所得用時(shí),固仍在丑點(diǎn)之位,蓋因太陽平行距春分后黃道度等於太陽實(shí)行距春分后赤道度故也。又如太陽正當(dāng)本天之最卑或最高,乃無平行實(shí)行之差,自無均數(shù)時(shí)差,止加減升度時(shí)差一數(shù)。設(shè)太陽當(dāng)本天最卑,又當(dāng)子正,如太陽在黃道之子點(diǎn),則庚乙與庚子等,以庚丑子正弧形求得丑乙黃赤升度差。變時(shí)減於乙點(diǎn)時(shí)刻,即得丑點(diǎn)用時(shí),乃在乙點(diǎn)子正之前也。若太陽當(dāng)本天最高,又當(dāng)午正,如太陽在黃道之午點(diǎn),則壬丁與壬午等,以壬寅午正弧形求得寅丁黃赤升度差,變時(shí)減於丁點(diǎn)時(shí)刻,即得寅點(diǎn)用時(shí),乃在丁點(diǎn)午正之前也。

  圖形尚無資料

  又如太陽實(shí)行正當(dāng)冬、夏至或正當(dāng)春、秋分,此四點(diǎn)皆無黃道赤道之差,自無升度時(shí)差,止加減均數(shù)時(shí)差一數(shù)。設(shè)太陽實(shí)行六宮初度為正當(dāng)夏至,在黃道之辛點(diǎn),當(dāng)赤道於戊,而平行卯點(diǎn),當(dāng)赤道於辰,自卯點(diǎn)與丙甲戊過極至經(jīng)圈平行作卯午距等圈,則午點(diǎn)為凌犯時(shí)刻,其戊午與辛卯均數(shù)等,變時(shí)得均數(shù)時(shí)差。減於午點(diǎn)而得戊點(diǎn),即用時(shí)也。

  圖形尚無資料

  求春分距午時(shí)分、黃平象限宮度及限距地高

  推算太陰凌犯視差,固依后編求日食三差之法,而其為用不同。蓋日食之東西差為求視距弧,而南北差為求視緯,其視距弧、視緯則為求視相距及視行之用。緣太陰行於白道,是必以白平象限為準(zhǔn)焉。若五星之距恒星、五星之互相距,皆以黃道同經(jīng)度之時(shí)為相距時(shí)刻,而較黃緯南北相距之?dāng)?shù)為其上下之分也。至月距五星、月距恒星,亦皆以黃道經(jīng)度相同之時(shí)為凌犯時(shí)刻,不更問白道經(jīng)度,其於白平象限又何與焉?然其以東西差定視時(shí)之進(jìn)退,以南北差判視緯之大小,以定視距之遠(yuǎn)近者,其差皆黃道經(jīng)緯之差,故必以黃平象限之宮度為準(zhǔn)。黃平象限者,地平上黃道半周適中之點(diǎn)也。顧黃道與赤道斜交,地平上赤道半周適中之點(diǎn),恒當(dāng)子午圈,而地平上黃道半周適中之點(diǎn),則時(shí)有更易。蓋黃極由負(fù)黃極圈每日隨天左旋,繞赤極一周,如黃極在赤極之南,則冬至當(dāng)午正,其黃道斜升斜降;若黃極在赤極之北,則夏至當(dāng)午正,其黃道正升正降,而黃平象限亦皆恰當(dāng)子午圈;設(shè)黃極在赤極之西,則春分當(dāng)午正,其黃道之勢斜倚,出自東北而入西南,黃平象限乃在午正之東;設(shè)黃極在赤極之東,則秋分當(dāng)午正,其黃道出自東南而入西北,黃平象限乃在午正之西。是則黃道之向,隨時(shí)不同,故以黃道之逐度,推求黃平象限及限距地高以立表。

  先設(shè)太陽正當(dāng)春分點(diǎn),黃道實(shí)行為三宮初度,求午正初刻黃平象限宮度及限距地高度分。如圖甲乙丙丁為子午圈,甲為天頂,丙丁為地平,乙為北極,乙丙為京師北極出地,高三十九度五十五分,戊己庚為赤道,交於地平之己點(diǎn),其戊點(diǎn)當(dāng)午正,為地平上赤道半周適中之點(diǎn),戊丁為赤道距地高五十度五分,當(dāng)戊己丁角,辛子壬為負(fù)黃極圈,子為黃極,乙子己丑為過極至經(jīng)圈,戊丑庚為黃道,而交地平於寅點(diǎn),庚為秋分,丑為冬至,戊為春分,即太陽之所在,臨於午正,乃無春分距午之時(shí)分。試自黃極子點(diǎn)出弧線過天頂作子甲卯黃道經(jīng)圈,為本時(shí)黃平象限,其辰點(diǎn)為地平上黃道半周適中之點(diǎn),而在正午之東,即黃平象限宮度也。辰寅卯角為黃道與地平相交之角,而當(dāng)辰卯弧,即本時(shí)限距地高之度也。法用戊辰甲正弧三角形求戊辰、甲辰二弧,此形有辰直角,有戊甲弧赤道距天頂,與乙丙北極高度等。以赤道交子午圈之戊直角九十度內(nèi)減己戊丑角黃赤交角二十三度二十九分,得寅戊丁角六十六度三十一,為黃道交子午圈角;亦名黃道赤經(jīng)交角。與辰戊甲角為對角,其度等。乃以半徑為一率,戊角黃道赤經(jīng)交角之馀弦為二率,戊甲弧赤道距天頂,亦即太陽距天頂其正切為三率,求得四率,為黃平象限距午之正切,檢表得十八度二十六分十四秒,為戊辰弧黃平象限距午正之黃道度。與戊點(diǎn)春分三宮相加,因黃平象限在午東,故加。得辰點(diǎn)三宮十八度二十六分十四秒,即本時(shí)黃平象限之經(jīng)度也。又以半徑為一率,戊角黃道赤經(jīng)交角之正弦為二率,戊甲弧太陽距天頂之正弦為三率,求得四率,為黃平象限距天頂之正弦,檢表得三十六度三分九秒,為甲辰弧黃平象限距天頂。與甲卯象限九十度相減,得辰卯弧五十三度五十六分五十一秒,即本時(shí)限距地高,而當(dāng)辰寅卯角之度也。

  一率半徑

  二率戊角馀弦

  三率戊甲弧正切

  四率戊辰弧正切

  一率半徑

  二率戊角正弦

  三率戊甲弧正弦

  四率甲辰弧正弦

  圖形尚無資料

  又設(shè)太陽正當(dāng)秋分點(diǎn),黃道實(shí)行為九宮初度,求午正初刻春分距午時(shí)分并黃平象限及限距地高,即以秋分當(dāng)於正午之戊,則庚未戊為黃道,交地平於寅,庚為春分,未為夏至,子乙未己為過極至經(jīng)圈,亦自黃極子點(diǎn)出弧線過天頂,作子甲卯弧黃平象限,而地平上黃道適中之辰點(diǎn),在正午之西。先以春分距午西之庚戊赤道半周變十二時(shí)為春分距午之時(shí)分,次仍用戊辰甲正弧三角形求戊辰、甲弧二弧,此形有辰直角,有戊甲赤道距天頂。以戊直角內(nèi)減己戊未角黃赤交角,得辰戊甲角黃道赤經(jīng)交角,亦六十六度三十一分,求得戊辰弧黃平象限距午正之黃道度,亦十八度二十六分十四秒。與戊點(diǎn)秋分九宮相減,因黃平象限在午西,故減。得辰點(diǎn)八宮十一度三十三分四十六秒,即本時(shí)黃平象限之經(jīng)度。又求得甲辰弧8888與甲卯象限相減,得辰卯弧,亦為五十三度五十六分五十一秒,即本時(shí)限距地高,而當(dāng)辰寅卯角之度也。

  又設(shè)太陽距春分后三十度,黃道實(shí)行為四宮初度,求午正初刻黃平象限諸數(shù)。乃以黃道經(jīng)度四宮初度當(dāng)午正如辛點(diǎn),即太陽之所在,辛壬癸為黃道,交地平於寅。丑為冬至,壬為春分,乙子丑為過極至經(jīng)圈。仍自黃極子點(diǎn)過天頂甲點(diǎn)作子甲卯弧黃平象限,其黃道適中之辰點(diǎn),在午正之東。求法先用辛戊壬正弧三角形求壬戊、辛戊二弧及壬辛戊角,此形有戊直角,有壬角黃赤交角,有壬辛太陽距春分后黃道弧三十度。乃以半徑為一率,黃赤交角之馀弦為二率,黃道弧之正切為三率,求得四率,為赤道弧之正切,檢表得二十七度五十四分一十秒,為壬戊弧赤道同升度,亦即本時(shí)春分距午后赤道度。變時(shí)得一時(shí)五十一分三十七秒,即本時(shí)春分距午時(shí)分。又以半徑為一率,黃赤交角之正弦為二率,黃道弧之正弦為三率,求得四率,為黃赤距度之正弦,檢表得十一度二十九分三十三秒,為辛戊弧太陽距赤道北緯度。又以黃道弧之馀弦為一率,黃赤交角之馀切為二率,半徑為三率,求得四率,為黃道交子午圈角之正切,檢表得六十九度二十二分五十一秒,為壬辛戊角黃道交子午圈角,即黃道赤經(jīng)交角。次用辛辰甲正弧三角形求辛辰、甲辰二弧,此形有辰直角,有辛角,與壬辛戊角為對角,其度等。以甲戊弧赤道距天頂內(nèi)減辛戊黃赤距度,得甲辛弧二十八度二十五分二十七秒,為本時(shí)太陽距天頂。乃以半徑為一率,辛角黃道赤經(jīng)交角之馀弦為二率,甲辛弧太陽距天頂之正切為三率,求得四率,為黃平象限距午之正切,檢表得十度四十七分二十八秒,為辛辰弧黃平象限距午正之黃道度。與辛點(diǎn)四宮初度相加,因黃平象限在午東,故加。得辰點(diǎn)四宮十度四十七分二十八秒,即本時(shí)黃平象限之經(jīng)度也。又以半徑為一率,辛角黃道赤經(jīng)交角之正弦為二率,甲辛弧太陽距天頂之正弦為三率,求得四率,為黃平象限距天頂之正弦,檢表得二十六度二十七分二十秒,為甲辰弧黃平象限距天頂。與甲卯象限九十度相減,得辰卯弧六十三度三十二分四十秒,為本時(shí)限距地高,即當(dāng)辰寅卯角之度也。

  一率半徑

  二率壬角馀弦

  三率壬角弧正切

  四率壬戊弧正切

  一率半徑

  二率壬角正弦

  三率壬辛弧正弦

  四率辛戊弧正弦

  一率壬辛弧馀弦

  二率壬角馀切

  三率半徑

  四率辛角正切

  一率半徑

  二率辛角馀弦

  三率甲辛弧正切

  四率辛辰弧正切

  一率半徑

  二率辛角正弦

  三率甲辛弧正弦

  四率甲辰弧正弦

  又設(shè)太陽距秋分前三十度,黃道實(shí)行為八宮初度,求午正初刻黃平象限諸數(shù)。乃以辛點(diǎn)太陽實(shí)行當(dāng)正午,其申點(diǎn)為秋分,而在午東,壬為春分,未為夏至,子乙未為過極至經(jīng)圈,亦自黃極子點(diǎn)過天頂,作子甲卯弧本時(shí)黃平象限,而在午西。法用辛戊申正弧三角形,此形戊為直角,申角為黃赤交角,申辛黃道弧亦為三十度,求得申戊赤道同升度,亦為二十七度五十四分一十秒。乃與壬申赤道之半周相減,得壬戊弧五宮二度五分五十秒,為本時(shí)春分距午后赤道度。變時(shí)得十時(shí)八分二十三秒,即本時(shí)春分距午時(shí)分也。次用辛辰甲正弧三角形,辰為直角,其辛角黃道赤經(jīng)交角及甲辛弧太陽距天頂,皆與前圖之度等。求得辛辰弧黃平象限距午正黃道度,亦為十度四十七分二十八秒。與辛點(diǎn)八宮初度相減,因黃平象限在午西,故減。得辰點(diǎn)七宮十九度十二分三十二秒,即本時(shí)黃平象限之經(jīng)度。又求得甲辰弧與甲卯象限相減,得辰卯弧,亦為六十三度三十二分四十秒,即本時(shí)限距地高,亦當(dāng)辰寅卯角之度也。

  又設(shè)太陽當(dāng)正午實(shí)行距春分前三十度為二宮初度,乃以辛點(diǎn)太陽當(dāng)午正,則春分壬點(diǎn)在午正之東,申為秋分,丑為冬至,乙子丑為過極至經(jīng)圈,其子甲卯本時(shí)黃平象限亦在午正之東。法用辛戊壬正弧三角形,有戊直角,有壬角黃赤交角,有壬辛黃道弧三十度。求得壬戊赤道弧,亦為二十七度五十四分一十秒。乃與赤道全周相減,得十一宮二度五分五十秒,為本時(shí)春分距午后赤道度。變時(shí)得二十二時(shí)八分二十三秒,即本時(shí)春分距午時(shí)分也。又求得辛戊弧亦為十一度二十九分三十三秒,為太陽距赤道南緯度,并求得壬辛戊角亦為六十九度二十二分五十一秒,為本時(shí)黃道赤經(jīng)交角。次用辛辰甲正弧三角形,此形有辰直角,有辛角,以甲戊赤道距天頂與辛戊黃赤距度相加,得甲辛弧太陽距天頂五十一度二十四分三十三秒。乃以半徑為一率,辛角之馀弦為二率,甲辛弧之正切為三率,求得四率,為黃平象限距午之正切,檢表得二十三度四十八分四十秒,即辛辰弧黃平象限距午正之黃道度。與辛點(diǎn)二宮初度相加,得辰點(diǎn)二宮二十三度四十八分四十秒,即本時(shí)黃平象限之經(jīng)度也。又以半徑為一率,辛角之正弦為二率,甲辛弧之正弦為三率,求得四率,為甲辰弧黃平象限距天頂之正弦,檢馀弦表得四十二度五十九分一秒,即卯辰弧本時(shí)限距地高之度也。

  一率半徑

  二率辛角馀弦

  三率甲辛弧正切

  四率辛辰弧正切

  一率半徑

  二率辛角正弦

  三率甲辛弧正弦

  四率甲辰弧正弧

  又設(shè)太陽當(dāng)午正實(shí)行距秋分后三十度為十宮初度,乃以辛點(diǎn)太陽當(dāng)午正,則申點(diǎn)秋分在午正后,而春分必在午正前,未為夏至,子乙未為過極至經(jīng)圈,其子甲卯本時(shí)黃平象限在午正之西。求法仍用辛戊申正弧三角形,此形邊角之度與前圖之辛戊壬形同,惟申戊弧所變之一時(shí)五十一分三十七秒,乃秋分距午后之時(shí)分,是以加赤道半周之十二時(shí),得十三時(shí)五十一分三十七秒,始為本時(shí)春分距午時(shí)分也。次用辛辰甲正弧三角形,此形邊與角之度亦與前圖之辛辰甲形同,惟因辰點(diǎn)在辛點(diǎn)之西,是以十宮初度內(nèi)減辛辰弧二十三度四十八分四十秒,得九宮六度十一分二十秒,即本時(shí)黃平象限之經(jīng)度。其辰卯弧限距地高四十二度五十九分一秒,亦與前數(shù)相同也。由此則逐度皆以距春、秋分前后各相對之度推之,其求午正太陽距天頂之加減,則以緯南、緯北而分。求黃平象限宮度之加減,則以冬至、夏至為斷。蓋冬至過午西,黃平象限恒在午正之東,夏至過午西,黃平象限恒在午正之西,此加減所由定也。

  今設(shè)太陽黃道經(jīng)度三宮十六度四十四分,用時(shí)為戌正二刻八分十九秒,求春分距午時(shí)分及黃平象限宮度、限距地平高度。如申辛壬癸為黃道,交地平於寅,壬為春分,丑為夏至,申為秋分,子乙丑亥為過二極二至經(jīng)圈。乃自黃極子點(diǎn)過天頂甲點(diǎn)作子甲卯黃道經(jīng)圈,其黃道適中之辰點(diǎn),乃在午正之西。今太陽在春分后之未點(diǎn),當(dāng)赤道之午點(diǎn),自子正計(jì)之,即用時(shí)之時(shí)刻。先用未午壬正弧三角形求壬午弧,此形午為直角,有壬角黃赤交角二十三度二十九分,有壬未弧太陽距春分后黃道度十六度四十四分,求得壬午弧十五度二十四分五十八秒,為太陽距春分后赤道度。變時(shí)得一小時(shí)一分四十秒,與午點(diǎn)用時(shí)相加,得二十一小時(shí)三十九分五十九秒,為壬點(diǎn)春分距子正后之時(shí)分。內(nèi)減十二時(shí),得九小時(shí)三十九分五十九秒,即壬戊弧本時(shí)春分距午時(shí)分。次用甲戊辛正弧三角形,因壬戊春分距午后之度已過象限,故用申戊辛正弧形。求辛角及辛戊、辛申二弧。此形戊為直角,有申角黃赤交角,有申戊弧秋分距午前時(shí)分所變之赤道度三十五度零十五秒,求得戊辛弧十三度五十九分四十秒,為本時(shí)正午之黃赤距度。求得申辛戊角七十度五十六分五十八秒,為黃道交子午圈角,即黃道赤經(jīng)交角。與甲辛辰角為對角,其度等。求得申辛弧三十七度二十一分五十秒,為秋分距午正前黃道度。與申點(diǎn)秋分九宮相減,得七宮二十二度三十八分一十秒,即辛點(diǎn)正午黃道經(jīng)度。次用甲辰辛正弧三角形求辛辰、甲辰二弧,此形辰為直角,有辛角黃道赤經(jīng)交角。以甲戊弧京師赤道距天頂三十九度五十五分,內(nèi)減辛戊正午黃赤距度,得甲辛弧二十五度五十五分二十秒,為本時(shí)正午黃道距天頂度,求得辛辰弧九度零五十三秒,為黃平象限距午西之黃道度。與辛點(diǎn)正午黃道經(jīng)度相減,得辰點(diǎn)七宮十三度三十七分十七秒,即本時(shí)黃平象限之經(jīng)度,并求得甲辰弧二十四度二十四分二十四秒,為黃平象限距天頂之度。與甲卯象限相減,得辰卯弧六十五度三十五分三十六秒,為本時(shí)黃平象限距地平之高度,即當(dāng)辰寅卯角之度也。

  求距限差

  距限差者,乃月距黃平象限之差度也。蓋舊法月距限以九十度為率,因黃道麗天,其向隨時(shí)不同,而出於地平之上者,恒為半周,其適中之點(diǎn),距地平東西皆九十度。故以九十度之限,以察月在地平之上下,若月距限逾九十度者,為在地平下,遂不入算,然此以黃道為立算之端也。顧白道與黃道斜交,月行白道,不無距黃道南北之緯度。緯南者早入遲出,月當(dāng)?shù)仄綍r(shí),其距黃平象限不及九十度;緯北者早出遲入,月當(dāng)?shù)仄綍r(shí),其距黃平象限已過九十度;是則九十度之率未足為據(jù)也。於是立法以求其差,猶五星伏見距日限度有距日加減差之義也。其法以限距地平之高及月距黃道之緯,依正弧三角形法求之。蓋黃道之勢,隨天左旋,其升降正斜,時(shí)時(shí)不同。正升正降者,京師限距地高至七十三度馀,高度大,則月緯所當(dāng)之距限差轉(zhuǎn)小;斜升斜降者,京師限距地高只二十六度馀,高度小,則月緯所當(dāng)之距限差轉(zhuǎn)大。若值月緯最大,其差可至十度有奇,此距限差之不可不立也。故依京師黃平象限距地平高度,逐度求其太陰黃道實(shí)緯度所當(dāng)距限差以立表。

  設(shè)京師限距地平高度三十四度,太陰距黃道實(shí)緯度南北各五度,求距限差。如圖甲為天頂,乙丙為地平,丁為黃極,甲丁乙丙為黃道經(jīng)圈,戊己庚為黃道,交地平於己點(diǎn),其戊點(diǎn)即黃平象限。戊丙為限距地高三十四度,與甲丁黃極距天頂之度等,而當(dāng)戊己丙角與乙己庚角為對角,其度亦等。如月恰在正交或中交,合於黃道之己點(diǎn),正當(dāng)?shù)仄?,則戊己為月距限九十度,若過九十度,自必在地平之下。今設(shè)月在黃道南五度,則辛壬癸為黃道距等圈,月在地平時(shí)為壬點(diǎn),當(dāng)於黃道之卯,其戊卯月距限乃不及九十度。又設(shè)月距黃道北五度,則子丑寅為黃道距等圈,月在地平時(shí)為丑點(diǎn),當(dāng)於黃道之辰,其戊辰月距限乃已過九十度,故必求其差數(shù)以加減之。法用己卯壬正弧三角形求己卯弧,此形有卯直角,有己角,當(dāng)限距地高,有卯壬弧月距黃道緯度。乃以己角之正切為一率,半徑為二率,卯壬弧之正切為三率,求得四率,為距限差度之正弦,檢表得七度四十二分,即己卯弧為所求之距限差,而與己辰弧之度分等,蓋己辰丑正弧三角形與己卯壬形同用己角,而辰丑弧月距黃道緯度,亦與卯壬等是兩正弧形為相等形,故所得之己卯弧必與己辰弧相等無疑矣。既得己卯距限差,與戊己九十度相減,得八十二度十八分,即戊卯距限,而與距等圈辛壬之度相應(yīng),為月在緯南之地平限度。以己辰距限差與戊己九十度相加,得九十七度四十二分,即戊辰距限,而與距等圈子丑之度相應(yīng),為月在緯北之地平限度也。

  一率己角正切

  二率半徑

  三率卯壬弧正切

  四率己卯弧正弦

  圖形尚無資料

  求黃經(jīng)高弧交角及月距天頂

  舊法推日食三差,原以黃平象限為本。自考成前編謂三差并生於太陰,而太陰之經(jīng)緯度為白道經(jīng)緯度,用白道較之用黃道為密,故求三差則按月距白平象限之度,以白道高弧交角及太陰高弧為據(jù)。后編變通其法,乃以白經(jīng)高弧交角及日距天頂以求三差,而求白經(jīng)高弧交角,系赤經(jīng)高弧交角加減赤白二經(jīng)交角而得,并不求月距白平象限之度,是法較前頗為省算。今推視差者,乃求其星月黃道同經(jīng)之視距視時(shí),故三差應(yīng)由黃平象限而定也。是則其法原可仿於后編不求黃平象限而竟求黃經(jīng)高弧交角之術(shù),即黃道高弧交角之馀度。然非月距黃平象限度與地平限度相較,其月在地平之上下無由可知。故今求交角,乃先求得月距黃平象限之東西、黃平象限去地之高下、太陰距黃極之遠(yuǎn)近,然后按后編用斜弧形求赤經(jīng)高弧交角日距天頂之法,則黃經(jīng)高弧交角及月距天頂之度可得矣。

  設(shè)星、月黃道經(jīng)度同為申宮二十六度二十二分十一秒,月距正交前四十三度四十八分五十六秒,黃白交角五度四分一十秒,黃平象限七宮十三度三十七分十七秒,限距地高六十五度三十五分三十六秒,求太陰實(shí)緯黃經(jīng)高弧交角月距天頂。如圖甲為天頂,甲乙丙丁為子午圈,丙丁為地平,乙為北極,戊己庚為赤道,戊為午正,己為酉正,庚為子正,卯為黃極,辛壬癸子為黃道,壬為春分,癸為夏至,午為黃道交地平之點(diǎn)。午未弧為九十度,其未點(diǎn)即黃平象限,宮度為七宮十三度三十七分十七秒。未辰弧當(dāng)午角為六十五度三十五分三十六秒,即限距地高度,而與甲卯黃極距天頂之度等。巳寅丑為白道,寅為正交,寅角為黃白交角五度四分一十秒,申為太陰當(dāng)黃道於酉,申寅為月距正交前白道度四十三度四十八分五十六秒,申酉為月距黃道緯度,其酉點(diǎn)為星月所當(dāng)之黃道經(jīng)度五宮二十六度二十二分十一秒,與未點(diǎn)黃平象限宮度相減,得未酉弧四十七度十五分六秒,為月距黃平象限西之度。乃當(dāng)未卯酉角,甲申戌為高弧,卯申甲角為黃經(jīng)高弧交角,甲申為月距天頂。求法,先用寅酉申正弧三角形,此形酉為直角,有寅角黃白交角,有寅申弧月距正交前白道度,求得申酉弧三度三十分二十七秒,即太陰距黃道南實(shí)緯度。與卯酉象限相加,得卯申弧九十三度三十分二十七秒,為月距黃極。次用甲卯申斜弧三角形,此形有甲卯邊黃極距天頂,有申卯邊月距黃極,有申卯甲角當(dāng)酉未弧月距限度為所夾之角,求申角及甲申邊。乃自天頂作甲亥垂弧,分為甲亥卯、甲亥申兩正弧三角形。先用甲亥卯正弧三角形,此形亥為直角,有卯角,有甲卯邊,求得卯亥弧五十六度十四分十五秒,為距極分邊。與申卯弧月距黃極相減,得申亥弧三十七度十六分十二秒,為距月分邊。次用甲亥申正弧三角形,此形亥為直角,有申亥邊,兼甲亥卯正弧三角形之亥卯邊及卯角。用合率比例法,求得申角五十六度二分五十一秒,即黃經(jīng)高弧交角。仍以甲卯申斜弧形,用對邊對角法,求得甲申弧五十三度四十三分二十四秒,即月距天頂之度也。

  圖形尚無資料

  求太陰距星及凌犯視時(shí)

  太陰距地平上之高弧,自地心立算者為實(shí)高,在地面所見者為視高,其相差之分,即地半徑差也。月當(dāng)?shù)仄綍r(shí),距天頂為九十度,其相差之?dāng)?shù)最大,而角之正弦即當(dāng)?shù)刂霃?。迨月上升,則距地漸高,距地愈高,則差數(shù)愈小,其所差之分,皆與本時(shí)月距天頂之正弦相應(yīng),故用比例法而得本時(shí)高下差也。夫高下既差,則有視經(jīng)、視緯之別。其視經(jīng)、實(shí)經(jīng)之差者,東西差也;視緯、實(shí)緯之差者,南北差也。今求三差,乃依后編日食求三差法用直線三角形算之。然后編三差圖乃寫渾於平,今則用以渾測渾之圖,求其三差,其所得之南北差,與本時(shí)太陰實(shí)緯之度相較,而得視緯。得以視緯與星緯相較,觀其緯之南北而定相距之上下也。其所得之東西差,與一小時(shí)之太陰實(shí)行為比例,而得用時(shí)距視時(shí)之距分。辨其月距限之東西加減凌犯用時(shí),而得凌犯之視時(shí)也。

  前求得道光十二年壬辰三月初六日癸丑,月距司怪第四星凌犯用時(shí)戌正二刻八分十九秒,黃經(jīng)高弧交角五十六度二分五十一秒,月距天頂五十三度四十三分二十四秒,本日太陰最大地半徑差六十分七秒,太陰黃道實(shí)緯度南三度三十分二十七秒,司怪第四星黃道緯度南三度十一分四十四秒,一小時(shí)太陰實(shí)行三十六分三十三秒,求星月相距分秒凌犯視時(shí)。如圖甲為天頂,甲未辰巳為黃道經(jīng)圈,辰午巳為地平,卯為黃極,未午辛為黃道,未點(diǎn)即黃平象限宮度,未辰弧即限距地高,與卯甲黃極距天頂之度等。申點(diǎn)為太陰,子點(diǎn)為司怪第四星,同當(dāng)黃道於酉。其酉點(diǎn)即月與星之黃道經(jīng)度,酉未弧即月距限西之度,子酉為星距黃道南緯度三度十一分四十四秒,申酉為太陰距黃道南實(shí)緯度三度三十分二十七秒,申卯弧即月距黃極,甲申戌為高弧,申甲為月距天頂度五十三度四十三分二十四秒,卯申甲角為黃經(jīng)高弧交角五十六度二分五十一秒,而與戌申亥角為對角,其度等。此皆自地心立算之實(shí)度也。然人居地面高於地心,故視高常低於實(shí)高,而月當(dāng)?shù)仄綍r(shí),其地半徑差為最大,今乃六十分七秒。於是依后編求本時(shí)高下差之法,以半徑與甲申弧正弦之比同於最大地半徑差與本時(shí)高下差之比,得本時(shí)高下差四十八分二十八秒。如申火之分,其火點(diǎn)即太陰之視高,自火點(diǎn)與黃道平行,作火木線,遂成申木火直角三角形。因弧度甚小,乃作直線算,與后編求日食三差之理同。此形木為直角,有申角黃經(jīng)高弧交角,有申火邊本時(shí)高下差,求得木火邊四十分十二秒為東西差,求得申木邊二十七分四秒為南北差,加於申酉太陰實(shí)緯,得木酉太陰視緯三度五十七分三十一秒。內(nèi)減子酉星緯,得子木弧四十五分四十七秒,為人目仰視太陰距司怪第四星月在星下之分也。夫星、月同當(dāng)酉點(diǎn)之經(jīng)度,固為相距。今太陰視高在火,其視緯雖差至木,而距星之子點(diǎn)尚在一度內(nèi),其火點(diǎn)當(dāng)黃道之視經(jīng)度則差至土,是用時(shí)時(shí)星經(jīng)度雖在酉,而太陰視經(jīng)度之土點(diǎn)乃在其西,是為未及。然土酉之分與火木等,故以一小時(shí)太陰實(shí)行與火木東西差為比例,得距分一時(shí)六分,為月行火木之時(shí)分。加於月視高臨火點(diǎn)之用時(shí),得亥初二刻十四分十九秒,即人目視太陰臨於木點(diǎn)與星,同當(dāng)酉點(diǎn)經(jīng)度之視時(shí)也。

  圖形尚無資料

  求視時(shí)月距限

  視時(shí)月距限,必大於用時(shí)月距限,因其視經(jīng)差所當(dāng)之距分既有加減,則太陰與星隨天西移自有進(jìn)退也。蓋太陰以地半徑差由高而變下,則視經(jīng)之差於實(shí)經(jīng)、視緯之差於實(shí)緯必矣。茲據(jù)黃平象限在天頂南之地面而言之,視緯恒差而南,如實(shí)緯北者,視緯常小於實(shí)緯,其差為減;實(shí)緯南者,視緯常大於實(shí)緯,其差為加。故緯南之星、月實(shí)距雖在一度內(nèi),而視距轉(zhuǎn)在一度外者有之;緯北之星、月實(shí)距雖在一度外,而視距轉(zhuǎn)在一度內(nèi)者有之。南北相距一度外者不入凌犯之限,故不取用。至若視經(jīng)之差,所當(dāng)月行距分之最大者或至二小時(shí),而二小時(shí)之際,諸曜隨天左旋,幾至一宮,故視經(jīng)之差,關(guān)於月行之進(jìn)退矣。如月在黃平象限西者,視經(jīng)度差之而西,視時(shí)必遲於用時(shí);月在黃平象限東者,視經(jīng)度差之而東,視時(shí)必早於用時(shí)。以致用時(shí)星、月未入地平,而視時(shí)星、月已入地平者有之,或用時(shí)星、月已出地平,而視時(shí)星、月未出地平者有之。是故於求用時(shí)之后,即以月距黃平象限與地平限度相較,可知斯時(shí)月在地平之上下。月距限小於地平限度者,為月在地平上;大於地平限度者,為月在地平下。如遇月距限微小於地平限度者,用時(shí)星、月必在地平上,視時(shí)星、月或在地平下,其所差者,即視經(jīng)之差當(dāng)月行距分之諸曜左旋度。今取最小實(shí)經(jīng)、視經(jīng)之差所當(dāng)左旋之度為視經(jīng)差,法見下卷求地平限度節(jié)下。減於地平限度,所得視地平限度,而與月距限度考之。如月距限小於地平限度而大於視地平限度者,則為用時(shí)月雖在地平上,視時(shí)月必在地平下矣;既知月必在地平下,故遇此者去之。如月距限小於視地平限度者,則為視時(shí)月在地平之上。夫猶有不然者,以視經(jīng)差所取皆最小之?dāng)?shù)也。若知月行實(shí)跡非由視時(shí),再推月距限度,則其時(shí)月果在地平之上下,未可得其確準(zhǔn)。故今於既得視時(shí)之后,必詳察太陰實(shí)緯及用時(shí)月距限度。如實(shí)緯南月距限過六十度,或?qū)嵕暠痹戮嘞捱^七十度者,用時(shí)月距限在此限度內(nèi)者,視時(shí)月必在地平之上。皆以視時(shí)復(fù)求月距黃平象限之度。如其度大於地平限度者,乃視時(shí)月在地平之下,仍不取用。必其度小於地平限度,始為視時(shí)月必在地平之上,而可證諸實(shí)測。此視差之所以必逐細(xì)詳推,然后可得而取用也。

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