卷二十七 志二

分类:古典名著|作者:赵尔巽|发布时间:2016-08-31 23:06:17|

◎天文二

  △仪象

  汉创浑天仪,谓即玑衡遗制,唐、宋皆仿为之。至元始有简仪、仰仪、闚几、景符等器,视古加详焉。明於北京齐化门内倚城筑观象台,仿元制作浑仪、简仪、天体三仪,置於台上。台下有晷景堂、圭表、壶漏,清初因之。康熙八年,圣祖用监臣南怀仁言,改造六仪,曰黄道经纬仪、赤道经纬仪、地平经仪、地平纬仪、纪限仪、天体仪。五十二年,复将地平经、纬合为一仪。乾隆九年,高宗御制玑衡抚辰仪,并安置台上。今考各形制用法,悉著於篇。

  黄道经纬仪,仪之圈有四,各分四象限,限各九十度。其外大圈恒定而不移者,名天元子午规,外径六尺,规面厚一寸三分,侧面宽二寸五分,规之下半夹入於云座。仰载之半圈,前后正直子午,上直天顶,中直地平。从地平上下按京师南北两极出入度分,定赤道两极。次内为过极至圈,圈周平分处,各以钢枢贯於赤道二极。又依黄赤大距度,於过极至圈上定黄道南北极。距黄极九十度安黄道圈,与过极至圈十字相交,各陷其中以相入,令两圈为一体,旋转相从。黄道圈之两侧面,一为十二宫,一为二十四节气。其两交,一当冬至,一当夏至。次内为黄道经圈,则以钢枢贯於黄极焉。圈之径为圆轴,围三寸。轴之中心立圆柱为纬表,与经圈侧面成直角,而黄道圈经圈上各设游表,仪顶更设铜丝为垂线。全仪以双龙擎之,复为交梁以立龙足。梁之四端,各承以狮,仍置螺柱以取平。垂线有偏侧,则转螺柱,垂线正,则仪正矣。用法,欲求某星黄道经纬度,须一人於黄道圈上查先所得某星之经纬度分,其上加游表,而过南北轴中柱,表对星定仪;又一人用游表於经圈上过柱,表对所测之星,游移取置,则经圈上游表之指线定某星纬度。又定仪查黄道圈两表相距之度分,即某星之经度差。或测日月,以距星为比,亦如之。

  赤道经纬仪,仪有三圈,外大圈者,天元子午规也。以一龙南向而负之。规之分度定极,皆与黄道仪同。去极九十度安赤道圈,与子午规十字相交,恒定不动。圈内规面及上侧面皆鋟二十四时,时各四刻。外规面分三百六十度,内安赤道经圈。以南北极为枢,而可东西游转,与赤道圈内规面相切。经圈径为圆轴,轴中心立圆柱,以及游表、垂线、交梁、螺柱等法,皆同黄道仪。用法,若测日时刻,则赤道圈上用时刻游表,即通光耳,对於南北轴表,视赤道圈内游表所指,即时刻分秒。若诸曜经度,用两通光耳,即两径表,在赤道圈上一定一游。一人从定耳窥南北轴表,与先得星相参测之;一人以游耳转移迁就,而窥本轴表与所测参相直,视两耳间应赤道圈上之度分,即两经度之差也。纬度亦以通光耳於经圈上转移而迁就焉。务欲令目与表与所测相参直,视本耳下经圈在赤道或南或北之度分,即所测距赤道南北之度分也。

  地平经仪,仪只一地平圈,全径六尺,其平面宽二寸五分,厚一寸二分。分四象限,各九十度。以四龙立於交梁以承之。梁之四端,各施取平之螺柱。梁之交处安立柱,高与地平圈等,適当地平圈之中心。又於地平圈上东西各立一轴,约高四尺,柱各一龙,盘旋而上,从柱端各伸一爪,互捧圆珠。下有立轴,其形扁方,空其中如窗棂,以安直线。轴之上端入於珠,下端入立柱中心,令可旋转。而轴中之线,恒为天顶之垂线焉。又为长方横表,长如地平圈,全径厚一寸,宽一寸五分,中心开方孔管於立轴下端,使随立轴旋转。复剡其两端令锐,以指地平圈之度分。又自两端各出一线,而上会於立轴中直线之顶,成两三角形。凡有所测,则旋转游表,使三线与所测参相直,乃视表端所指,即所测之地平经度也。

  地平纬仪,即象限仪,盖取全圆四分之一以测高度者也。其弧九十度,其两边皆圆半径,长六尺。两半径交处为仪心。仪架东西立柱,各以二龙拱之。上架横梁,又立中柱上管於横梁,令可转动仪心,上指仪之两边,一与中柱平行,一与横梁平行。又於仪心立短圆柱以为表,又加窥衡,长与半径等,上端安於仪心,剡其下端,以指弧面度分,更安表耳。有所测,乃以窥衡上下游移,从表耳缝中窥圆柱,令与所测相参直。其衡端所指度分,即所测之地平纬度也。

  纪限仪,弧面为全圆六分之一,分六十度。一弧一幹,幹长六尺,即全圆之半径。弧之宽二寸五分,幹之左右,细云纠缦缠连,所以固之。幹之上端有小衡,与幹成十字。仪心与衡两端皆立圆柱为表,弧面设游表。承仪之台,约高四尺,中植立柱,以系仪之重心,则左右旋转,高低斜侧,无所不可,故又名百游仪焉。用法,测两曜,不论黄赤经纬,而求大圈相距之度,一人从衡端耳表窥中心柱表,对定此曜;又一人从游耳表向中心柱表窥彼曜相参直,视衡端至游耳表下度分,即两曜相距度分也。

  天体仪,仪为圆球,径六尺,宛然穹象,故以天体名之。中贯钢轴,露其两端,以属於子午规之南北极,令可转运。座高四尺七寸。座上为地平圈,宽八寸。当子午处各为阙,以入子午规。阙之度与子午规之宽厚等,则两圈十字相交,内规面恰平,而左右上下环抱乎仪。周围皆空五分,以便高弧游表进退。又安时盘於子午规外,径二尺,分二十四时。以北极为心,其指时刻之表,亦定於北极,令能随天体转移,又能自转焉。座下复设机轮,运转子午规,使北极随各方出地升降,各方天象隐见之限,皆可究观矣。

  地平经纬合仪,经仪中心立柱安纬仪。用法,旋转纬仪,对定所测游表,於纬仪上得纬度;视纬仪边切经仪之处,即得经度:一测而两得焉。

  玑衡抚辰仪,仪制三重,其在外者,即古六合仪,而不用地平圈,其正立双环为子午圈。两面皆刻周天三百六十度,自南北极起,初度至中要九十度,是为天经。斜倚单环为天常赤道圈,两面皆刻周日十二时,以子正午正当子午双环中空之半,而结於其中要,是为天纬。其南北二极皆设圆轴,轴本实於子午双环中空之间,而轴内向,以贯内二重之环。其下承以云座,仰面正中开双槽以受双环,东面正中开云窝以受垂线。下面置十字架,施螺旋以取平。架之东西两端各植龙柱,龙口衔珠,开孔以承天常赤道卯酉之两轴,依观象台测定南北正线,将座架安定,则平面之四方正。又依京师北极出地度分,上数至成一象限,即天顶。依南极入地度分,下数成一象限,即地心。於天顶施小钉悬垂线,而垂適当地心,又適切於双环之面。线末垂球,又適当云窝,不即不离,则上下正立面之四方亦正,而地平已在其中。

  次其内即古三辰仪,而不用黄道圈。其贯於二极之双环,为赤极经圈。两极各设轴孔,以受天经之轴,两面皆刻周天三百六十度。结於赤极圈之中要,与天常赤道平运者,为游旋赤道圈,两面皆刻周天三百六十度,与宗动天赤道旋转相应。自经圈之南极,作两象限弧以承之,使不倾垫。

  次最内即古四游仪,贯於二极之双环,为四游圈,两面皆刻三百六十度。定於游圈之两极者为直距,绾於直距之中心者为窥衡。游圈中要设直表,以指经度及时,窥衡右旁设直表,以指纬度。别设借弧指时度表、立表、平行立表、平行借弧表,以济所测之穷。又设绾经度表、绾时度表、平行线测经度表,以期两测之合。

  其数,子午圈外径六尺三寸,内径五尺六寸六分,环面阔三寸二分,厚九分,中空一寸。天常赤道外径六尺一寸二分,内径五尺六寸四分,环面阔二寸四分,厚一寸四分。赤极经圈外径五尺五寸六分,内径五尺一寸二分,环面阔二寸八分,厚八分,中空一寸二分。游旋赤道外径五尺五寸六分,内径五尺一寸二分,环面阔二寸二分,厚一寸二分。四游圈外径五尺,内径四尺六寸八分,环面阔一寸六分,厚七分,中空一寸四分。直距长如圆之通径,阔一寸六分,厚七分,中空一寸四分。窥衡长四尺七寸二分,方一寸二分,中空一寸。上下两端施方铜盖,厚五分,内三分,方一寸,入於管中,外二分,方一寸二分,齐於管面,中心开圆孔。

  指时度表,通长七寸三分,本长一寸六分,形如方筒,入於四游双环中空之间,阔一寸四分,横带长三寸二分,阔五分,两端各钅句回二分,扣於环面之外。表长五寸二分,阔一寸。其指时度之边线,对方筒之正中,下端二寸四分,厚三分,切於游旋赤道之面,以指度分。上端二寸八分,厚二分,切於天常赤道之面,以指时刻。

  指纬度表,其形两曲,安於窥衡之右面。底长三寸,阔九分,曲横七分,与四游环之厚等。又曲长一寸七分,切於四游环之外面,从中线减阔之半,所以指纬度也。

  借弧指时度表,其本方筒及横带长阔并与前指时度表同。横带之下,自左向右,立安弧背一道,长九寸三分,阔一寸二分,厚一分六釐。弧背之末,平安指时度表,除弧背之厚,长五寸二分,阔一寸。计自表本方筒之中线至指时度表之内边,长六寸七分,当游旋赤道之十五度,当天常赤道之一小时。

  立表二座,形直底平,表高底长各三寸二分,阔九分,厚一分。一表向上开长方孔,长一寸,中留直线,又上五分开圆孔,径四分,中留十字线,安於窥衡之上端。一表依前度下开直缝,上开小圆孔,安於窥衡下端,各对衡面中线,以螺旋结之。

  平行立表二座,形曲底平,底盘长四寸,阔一寸二分,厚一分,中空三寸二分,阔九分。表曲如勾股。股直如立表,高三寸二分,阔九分。勾横连於股末,长五寸,阔九分,横植於底盘之末。底盘中空,冒於立表底盘之外,以掐表固之。

  平行借弧表,制如平行立表,而倒正异。一表上植於衡面,高四寸一分零八毫,一表自衡面下垂,长六寸二分零八毫。距表端下六分开圆孔,又下五分开长方孔,皆与立表制同。

  绾经度表,通长四寸,阔一寸四分。其本方筒长一寸六分,高一寸八分,入於四游双环之间,以左右螺旋固之。其末上下二面,以夹游旋赤道,上面阔七分,减本之半,与窥衡中线相直,下面以螺旋固之。

  绾时度表,内外二截,内截上下内三面,绾於游旋赤道之内规。上面之末,承於外截之下,开二方孔,以受外截之方足,下面以螺旋固之。外截上下外三面,绾於天常赤道之外规。上面之末,覆於内截之上,下面以螺旋固之。

  平行线测经度表,於直距南北极之两端,各安铜版,如工字形,正方二寸八分,与直距二面之分等。两要各缺一长方,长一寸六分,阔七分,扣於直距中空之间。中心开圆孔,贯於天经之轴。四隅距中心一寸九分,各安立柱,圆顶开孔,以穿直线,与直距中径平行。下安小环,以为结赤经平行线之用。又按距星宫度,於游旋赤道安赤经平行线表,其制上画半圆,内容半方,自对角斜线起,初度至横径为四十五度,其中直径与指度表之边线相参直。半圆中心安二游表,各长二寸,距中心一寸九分。边留小脐,中开小圆孔,以线穿之。上端系於北极铜版对角之两环,下端贯於南极铜版对角之两环,各以垂球坠之。

  用法,测日时刻,以四游圈东西推转,窥衡南北低昂,令日光透孔圆正,视四游圈下指时度表临天常赤道某时刻,即得。若日景为赤道所碍,则用窥衡上立表测之,令表两孔正透,仍於指时度表视时刻。或为龙柱所碍,则用平行立表测之,亦於指时度视时刻。若指时度表为子午圈所碍,则易用借弧指时度表,次用平行立表。测定日景,视借弧指时度表所指时刻,加一小时,即得。测经度,取所知正午前后一恒星,以其赤道经度之对冲,用绾经度表於游旋赤道绾定四游圈。又任设一时,用绾时度表,於其时之对冲,绾天常赤道。乃将四游圈带定游旋赤道,用窥衡测准距星,随之左旋。候至所设时刻,视绾时度表对游旋赤道某宫度分,即日赤道经度。或以本时太阳赤道经度,用绾时度表於游旋赤道绾定,又以所设时刻之对冲,於天常赤道绾定。候至所设时刻,用四游窥测月星,乃视指时度表所指游旋赤道宫度,加半周,即得所测月星赤道经度。测两曜相距经度,用平行线测经度表於游旋赤道初宫初度安定,令一人用此平行线表、左两线、右两线,并窥定距西之曜,随之左旋;一人用四游窥衡测距东之曜,视指时度表所指游旋赤道之度分,即所测两曜相距赤道经度也。测纬度,凡得经度时,随察指纬度表所指四游圈之度分,即得所测赤道纬度。其有所碍,皆如测时刻法易之。其近北极之星,则以平行借弧表测之。