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为生光。复加既外分,为复圆。各以发敛加时法求之,既得月食五限辰刻。
求月食入更点
置食甚所入日晨分,倍之,五约为更法。又五约更法,为点法。乃置月食初末诸分,昏分以上减昏分,晨分以下加晨分。如不满更法为初更。不满点法为一点。依法以次求之,既各得更点数。
求日食所起
食在既前,初起西南,甚于正南,复于东南;食在既后,初起西北,甚于正北,复于东北。其食八分以上,皆起正西,复于正东。(此据正午地而论之。)
求月食所起
月在阳历:初起东北,甚于正北,复于西北。月在阴历:初起东南,甚于正南,复于西南。其食八分以上,皆起正东,复于正西。(此亦据午地而论之)
求日食出入带食所见分数
各以食甚小余,与日出入分相减,余为带食差,以乘所食之分,满定用分而一,(月食既者,以既内分减带食差,余乘所食分,如既外分而一。不及减者,为带食既出入。)以减所食分,即日月出入带食所见之分。(其食甚在昼,晨为渐进,昏为已退。食甚在夜,晨为已退,昏为渐进。)
求日月食甚宿次
置日月食甚日行积度,(望即更加半周天。)以天正冬至加时黄道日度,加而命之,依黄道宿次去之,即各得日月食甚宿度及分。
步五星第七
木星
周率:二百八万六千一百四十二,五十四秒。
历率:二千二百六十五万五百七。
历度法:六万二千一十四。
周日:三百九十八日,八十八分。
历度:三百六十五度,二十四分,八十二秒。
历中:一百八十二度,六十二分,四十一秒。
历策:一十五度,二十一分,八十七秒。
伏见:一十三度。
(以下表格略)
火星
周率:四百七万九千四十一,秒九十七。
历率:三百五十九万二千七百五十八,秒三十二。
历度法:九千八百三十六半。
周日:七百七十九日,九十三分,一十六秒。
历度:三百六十五度,二十四分,七十六秒。
历中:一百八十二度,六十二分,三十八秒。
历策:一十五度,二十一分,八十六秒。
伏见:一十九度。
(以下表格略)
土星
周率:一百九十七万七千四百一十二,秒四十六。
历率:五千六百二十二万三千二百一十九。
历度法:一十五万三千九百二十八。
周日:三百七十八日,九分,三秒。
历度:三百六十五度,二十五分,六十六秒。
历中:一百八十二度,六十二分,八十三秒。
历策:一十五度,二十一分,九十秒。
伏见:一十七度。
(以下表格略)
金星
周率:三百五万三千八百四,秒二十三。
历率:一百九十万二百四十,秒一十一。
历度法:五千二百三十。
周日:五百八十三日,九十分,一十四秒。
合日:二百九十一日,九十五分,七秒。
历度:三百六十五度,二十四分,六十八秒。
历中:一百八十二度,六十二分,三十四秒。
历策:一十五度,二十一分,八十六秒。
伏见:一十度半。
(以下表格略)
水星
周率:六十万六千三十一,秒八十四。
历率:一百九十一万二百四十二,秒三十五。
历度法:五千二百三十。
周日:一百一十五日,八十七分,六十秒。
合日:五十七日,九十三分,八十秒。
历度:三百六十五度,二十四分,七十一秒。
历中:一百八十二度,六十二分,三十五秒半。
历策:一十五度,二十一分,八十六秒。
晨伏夕见:一十四度。
夕伏晨见:一十九度。
(以下表格略)
求五星天正冬至后平合及诸段中积中星
置通积分,各以其星周率去之。不尽,为前合分。覆减周率,余为后合分。如日法而一,不满退除为分秒,即其星天正冬至后平合中积、中星。(命为日,曰中积。命为度,曰中星。)以段日累加中积,即为诸段中积。以平度累加中星,经退减之,即为诸段中星。
求五星平合及诸段入历
置前通积分,各加其星后合分,以历率去之,不尽,各以其星历度法除为度,不满退为分秒,即为其星平合入历度及分秒。以诸段限度累加之,即得诸段入历。
求五星平合及诸盈缩差
各置其星其段入历度及分秒,如在历中以下,为在盈;以上,减去历中,余为在缩。以其星历策除之为策数,不尽为入策度及分,命策数算外,以其策数下损益率乘之,如历策而一为分,以损益其下盈缩积度,即为其星其段盈缩定差。
求五星平合及诸段定积
各置其星其段中积,以其盈缩定差盈加减之。即其段定积日及分。以加天正冬至大余及约分,满纪法六十去之,不尽,即为定日及加时分秒。不满命甲子算外,即得日辰。
求五星及诸段所在日月
各置其段定积日及分,以加天闰日及分,满朔策及约分除之为月数,不尽,为入月已来日数及分。其月数命天正十一月算外,即得其段入月经朔日数及分,以日辰相距为所在定朔月日。
求五星平合及诸段加时定星
各置中星,以盈缩定差盈加缩减之,(金星倍之,水星三因之,然后加减。)即为五星诸段定星。以加天正冬至加时黄道日度,依宿命之,即其星其段加时所在宿度及分秒。
求五星诸段初日晨前夜半定星
各以其段初行率,乘其段定积日下加时分,百约之,乃顺减退加其日加时定星,即为其段初日晨前夜半定星所在宿度。
求诸段日率度率
各以其段日辰距后段日辰为日率。以其段夜半宿次与后段夜半宿次相减,余为夜率。
求诸段平行分
各置其段度率及分秒,以其段日率除之,即其段平行度及分秒。
求诸段总差日差
以本段前后平行分相减,余为其段泛差。(假令求木星次疾差,乃以顺疾、顺迟平行分相减,余为次疾泛差。他皆仿此。)倍而退位为增减差,加减其段平行分,为初末日行分。(前多后少者,加为初,减为末。前少后多者,减为初,加为末。)倍增减差为总差,以日率减一除之,为日差。
求前后伏迟退段增减差
前伏者,置后段初日行分,加其日差之半,为末日行分。后伏者,置前段末日行分,加其日差之半,为初日行分。以减伏段平行分,余为增减差。前迟者,置前段末日行分,倍其日差减之,为初日行分。后迟者,置后段初日行分,倍其日差减之,为末日行分。以迟段平行分减之,余为增减差。(前后近留之迟段。)
木、火、土三星退行者,六因平行分,退一位,为增减差。
金星前后伏退,三因平行分,半而退位,为增减差。前退者,置后段初日行分,以其日差减之,为末日行分,后退者,置前段末日行分,以其日差减之,为初日行分。以本段平行分减,余为增减差。
水星,半平行分为增减差,皆以增减差加减平行分,为初末日行分。(前多后少,加初减末;前少后多,减初加末。)又倍增减差为总差,以日率减一除之,为日差。
求每日晨前夜半星行宿次
各置其段初日行分,以日差累损益之(后少则损之,后多则益之。)为每日行度及分秒。乃顺加退减之,满宿次去之,即得每日晨前夜半星行宿次。(视前段末日、后段初日行分相较之数,不过一二日差为妙。或多日差数倍,或颠倒不伦,当类会前后增减差稍损益之,使其有伦,然后用之。或前后平行俱多俱少,则平注之。或总差之秒,不盈一分,亦平注之。若有不伦而平注之得伦者,亦平注之。)
求五星平合及见伏入气
置定积,以气策及约分除之,为气数,不满为入气日及分秒,命天正冬至算外,即所求平合及伏见入气日及分秒。
求五星平合及见伏行差
各以其段初日星行分与其太阳行分相减,余为行差。若金在退行,水在退合者,相并为行差。如水星夕伏晨见者,直以太阳行分为行差。
求五星定合见伏泛积
木、火、土三星,各以平合晨疾夕伏定积,便为定合定见定伏泛积。金、水二星,置其段盈缩差,(水星倍之。)各以行差除之,为日,不满退除为分秒。若在平合夕见晨伏者,盈减缩加;如在退合夕伏晨见者,盈加缩减。皆以加减定积,为定合定见定伏泛积。
求五星定合定积定星
木、火、土三星,各以平合行差除其日太阳盈缩差,为距合差日。以太阳盈缩差减之,为距合差度。日在盈历,以差日差度减之。在缩,加之。加减其星定合泛积,为定合定积定星。
金、水二星顺合退合,各以平合退合行差除其日太阳盈缩差,为距合差日。顺加退减太阳盈缩差,为距合差度。顺在盈历,以差日差度加之;在缩,减之。退在盈历,以差日减之,差度加之;在缩,以差日加之,差度减之。皆以加减其星定合及再定合泛积,为定合再定合定积定星。以冬至大余及约分,加定积,满纪法去,命,即得定合日辰。以冬至加时黄道日度,加定星,满宿次去之,即得定合所在宿次。(其顺退所在盈缩,太阳盈缩也。)
求木水土三星定见伏定积日
各置其星定见伏泛积,晨加夕减象限日及分秒,(半中限为象限,)如中限以下,自相乘,以上,覆减岁周日及分秒,余亦自相乘,满七十五而一,所得,以其星伏见度乘之,十五除之,为差。其差如其段行差而一,为日,不满退除为分秒。见加伏减泛积为定积。加命如前,即得日辰也。
求金水二星定见伏定积日
各以伏见日行差,除其日太阳盈缩差,为日。若晨伏夕见,日在盈历,加之,在缩,减之。如夕伏晨见,日在盈历,减之,在缩,加之。加减其星泛积为常积。视常积,如中限以下,为冬至后,以上,去之,余为夏至后。其二至后,如象限以下,自相乘,以上,覆减中限,亦自相乘,各如法而一,为分。(冬至后晨,夏至后夕,以一十八为法。冬至后夕,夏至后晨,以七十五为法。)以伏见度乘之,十五除之,为差。差满行差而一,为日,不满退除为分秒。加减常积为定积。(冬至后晨见夕伏,加之;夕见晨伏,减之。夏至后晨见夕伏,减之;夕见晨伏,加之也。)加命如前,即得定见伏日辰。
其水星,夕疾,在大暑气初日至立冬气九日三十五分以下者,不见。晨留,在大寒气初日至立夏气九日三十五分以下者,春不晨见,秋不夕见者,亦旧有之矣。
浑象
古之言天者有三家:一曰盖天,二曰宣夜,三曰浑天。汉灵帝时,蔡邕于朔方上书,言“宣夜之学,绝无师法”;周髀术数具存,考验天状,多所违失;惟有浑天为近,最得其情,近世太史候台铜仪是也。立八心体圆而具天地之形,以正黄道赤道之表里,以行日月之度数,步五纬之迟速,察气候之推迁,精微深妙,百代所不可废者也。然传历久远,制造者众,测候占察,互有得失,张衡之制,谓之灵宪,史失其传。魏、晋以来,官有其器,而无本书,故前志亦阙。吴中常侍王蕃云:“浑天仪者,羲和之旧器,谓之机衡。”积代相传,沿革不一。宋太平兴国中,蜀人张思训首创其式,造之禁中,逾年而成,诏置文明殿东鼓楼下,曰“太平浑仪”自思训死,玑衡断坏,无复知其法制者。景德中,历官韩显符依仿刘曜时、孔挺、晁崇之法,失之简略。景祐中,冬官正舒易简乃用唐梁令瓒、僧一行之法,颇为详备,亦失之于密而难为用。元祐时,尚书右丞苏颂与昭文馆校理沈括奉敕详定浑仪法要,遂奏举吏部勾当官韩公廉通九章勾股法,常以推考天度与张衡、王蕃、僧一行、梁令瓒、张思训法式,大纲可以寻究。若据算术考案象器,亦能成就,请置局差官制造。诏如所言。奏郑州原武主簿王沇之,太史局官周日严、于太古、张促宣,同行监造。制度既成,诏置之集英殿,总谓之浑天仪。公廉交造仪时,先撰九章勾股验测浑天书一卷,贮之禁中,今失其传,故世无知者。
旧制浑仪,规天矩地,机隐于内,上布经躔,次具日月五星行度,以察其寒暑进退,如张衡浑天、开元水运铜浑仪者,是也。久而不合,乖于施用。公廉之制则为轮三重:一曰六合仪,纵置地浑中,即天经环也,与地浑相结,其体不动;二曰三辰仪,置六合仪内;三曰四游仪,置三辰仪内。植四龙柱于地浑之下,又置鳌云于六合仪下。四龙柱下设十字水趺,凿沟道通水以平高下。别设天常单环于六合仪内,又设黄道赤道二单环,皆置三辰仪内,东西相交,随天运转,以验列舍之行。又为四象环,附三辰仪,相结于天运环,黄赤道两交为直距二纵置于四游仪内。北属六合仪地浑之上,以正北极出地之度。南属六合仪地浑之下,以正南极入地之度。此属仪之大形也。直距内夹轩望筒一,于筒之半设关轴,附直距上,使运转低昂,筒常指日,日体常在筒窍中,天西行一周,日东移一度,仍以窥测四方星度,皆斟酌李淳风、孔挺、韩显符、舒易简之制也。三辰仪上设天运环,以水运之。水运之法始于汉张衡,成于唐梁令瓒及僧一行,复于太平兴国中张思训,公廉今又变正其制,设天运环,下以天柱关轴之类上动浑仪,此新制也。
旧制浑象,张衡所谓置密室中者,推步七曜之运,以度历象昏明之候,校二十四气,考昼夜刻漏,无出于浑象。隋志称梁秘府中有宋元嘉中所造者,以木为之,其圆如丸,遍体布二十八宿、三家星色、黄赤道、天河等,别为横规绕于外,上下半之,以象地也。开元中,诏僧一行与梁令瓒更造铜浑象,为圆天之象,上具列宿周天度数,注水激轮,令其自转,一日一夜天转一周,又别置日月五星循绕,络在天外,令得运行。每天西转一匝,日正东行一度,月行一十三度有奇,凡二十九转而日月会,三百六十五转而日行一匝。仍置木柜以为地平,令象半在地上,半在地下,又立二木偶人于地平之前,置钟鼓使木人自然撞击以报辰刻,命之曰水运浑天俯视图。既成,命置之武成殿。
宋太史局旧无浑象,太平兴国中,张思训准开元之法,而上以盖为紫宫,旁为周天度,而东西转之,出新意也。
公廉乃增损隋志制之,上列二十八宿周天度数,及紫微垣中外官星,以俯窥七政之运转,纳于六合仪天经地浑之内,同以木柜载之。其中贯以枢轴,南北出浑象外,南长北短,地浑在木柜面,横置之,以象地。天经与地浑相结,纵置之,半在地上,半隐地下,以象天。其枢轴北贯天经上杠中,末与杠平,出柜外三十五度稍弱,以象北极出地。南亦贯天经出下杠外,入柜内三十五度少弱,以象南极入地。就赤道为牙距,四百七十八牙以衔天轮,随机轮地毂正东西运转,昏明中星既应其度,分至节气亦验应而不差。
王蕃云:“浑象之法,地当在天内,其势不便,故反观其形,地为外郭,于已解者无异,诡状殊体而合于理,可谓奇巧者也。”今地浑说在浑象外,盖出于王蕃制也。其下则思训旧制,有枢轮关轴,激水运动,以直神摇铃扣钟击鼓,置时刻十二神司辰像于轮上,时初、正至,则执牌循环而出,报随刻数以定昼夜长短。至冬水凝,运转迟涩,则以水银代之。
今公廉所制,共置一台,台中有二隔,浑仪置其上,浑象置其中,激水运转,枢机轮轴隐于下。内设昼夜时刻机轮五重;第一重曰天轮,以拨浑象赤道牙距;第二重曰拨牙轮,上安牙距,随天柱中轮转动,以运上下四轮;第三重曰时刻钟鼓轮,上安时初、时正百刻拨牙,以扣钟击鼓摇铃;第四重曰日时初正司辰轮,上安时初十二司辰、时正十二司辰;第五重曰报刻司辰轮,上安百刻司辰。以上五轮并贯于一轴,上以天束束之,下以铁杵臼承之,前以木阁五层蔽之,稍增异其旧制矣。五轮之北,又侧设枢轮,其轮以七十二辐为三十六洪,束以三辋,夹持受水三十六壶。毂中横贯铁枢轴一,南北出轴为地毂,运拨地轮。天柱中轮动,机轮动浑象,上动浑天仪。又枢轮左设天池、平水壶,平水壶受天池水,注入受水壶,以激枢轮。受水壶落入退水壶。由壶下北窍引水入升水下壶,以升水下轮运水入升水上壶,上壶内升水上轮及河车同转上下轮,运水入天河,天河复流入天地,每一昼一夜周而复始。此公廉制浑仪、浑象二器而通三用,总而名之曰浑天仪。
金既取汴,皆辇致于燕,天轮赤道牙距拨轮悬象钟鼓司辰刻报天池水壶等器久皆弃毁,惟铜浑仪置之太史局候台。但自汴至燕相去一千余里,地势高下不同,望筒中取极星稍差,移下四度才得窥之。明昌六年秋八月,风雨大作,雷电震击,龙起浑仪鳌云水趺下,台忽中裂而摧,浑仪仆落台下,旋命有司营葺之,复置台上。贞祐南渡,以浑仪熔铸成物,不忍毁拆,若全体以运则艰于辇载,遂委而去。
兴定中,司天台官以台中不置浑仪及测候人数不足,言之于朝,宜铸仪象,多补生员,庶得尽占考之实。宣宗召礼部尚书杨云翼问之,云翼对曰:“国家自来铜禁甚严,虽罄公私所有,恐不能给。今调度方殷,财用不足,实未可行。”他日,上又言之,于是止添测候之人数员,铸仪之议遂寝。
初,张行简为礼部尚书提点司天监时,尝制莲花、星丸二漏以进,章宗命置莲花漏二禁中,星丸漏遇车驾巡幸则用之。贞祐南渡,二漏皆迁于汴,汴亡废毁,无所稽其制矣。
为生光。复加既外分,为复圆。各以发敛加时法求之,既得月食五限辰刻。
求月食入更点
置食甚所入日晨分,倍之,五约为更法。又五约更法,为点法。乃置月食初末诸分,昏分以上减昏分,晨分以下加晨分。如不满更法为初更。不满点法为一点。依法以次求之,既各得更点数。
求日食所起
食在既前,初起西南,甚于正南,复于东南;食在既后,初起西北,甚于正北,复于东北。其食八分以上,皆起正西,复于正东。(此据正午地而论之。)
求月食所起
月在阳历:初起东北,甚于正北,复于西北。月在阴历:初起东南,甚于正南,复于西南。其食八分以上,皆起正东,复于正西。(此亦据午地而论之)
求日食出入带食所见分数
各以食甚小余,与日出入分相减,余为带食差,以乘所食之分,满定用分而一,(月食既者,以既内分减带食差,余乘所食分,如既外分而一。不及减者,为带食既出入。)以减所食分,即日月出入带食所见之分。(其食甚在昼,晨为渐进,昏为已退。食甚在夜,晨为已退,昏为渐进。)
求日月食甚宿次
置日月食甚日行积度,(望即更加半周天。)以天正冬至加时黄道日度,加而命之,依黄道宿次去之,即各得日月食甚宿度及分。
步五星第七
木星
周率:二百八万六千一百四十二,五十四秒。
历率:二千二百六十五万五百七。
历度法:六万二千一十四。
周日:三百九十八日,八十八分。
历度:三百六十五度,二十四分,八十二秒。
历中:一百八十二度,六十二分,四十一秒。
历策:一十五度,二十一分,八十七秒。
伏见:一十三度。
(以下表格略)
火星
周率:四百七万九千四十一,秒九十七。
历率:三百五十九万二千七百五十八,秒三十二。
历度法:九千八百三十六半。
周日:七百七十九日,九十三分,一十六秒。
历度:三百六十五度,二十四分,七十六秒。
历中:一百八十二度,六十二分,三十八秒。
历策:一十五度,二十一分,八十六秒。
伏见:一十九度。
(以下表格略)
土星
周率:一百九十七万七千四百一十二,秒四十六。
历率:五千六百二十二万三千二百一十九。
历度法:一十五万三千九百二十八。
周日:三百七十八日,九分,三秒。
历度:三百六十五度,二十五分,六十六秒。
历中:一百八十二度,六十二分,八十三秒。
历策:一十五度,二十一分,九十秒。
伏见:一十七度。
(以下表格略)
金星
周率:三百五万三千八百四,秒二十三。
历率:一百九十万二百四十,秒一十一。
历度法:五千二百三十。
周日:五百八十三日,九十分,一十四秒。
合日:二百九十一日,九十五分,七秒。
历度:三百六十五度,二十四分,六十八秒。
历中:一百八十二度,六十二分,三十四秒。
历策:一十五度,二十一分,八十六秒。
伏见:一十度半。
(以下表格略)
水星
周率:六十万六千三十一,秒八十四。
历率:一百九十一万二百四十二,秒三十五。
历度法:五千二百三十。
周日:一百一十五日,八十七分,六十秒。
合日:五十七日,九十三分,八十秒。
历度:三百六十五度,二十四分,七十一秒。
历中:一百八十二度,六十二分,三十五秒半。
历策:一十五度,二十一分,八十六秒。
晨伏夕见:一十四度。
夕伏晨见:一十九度。
(以下表格略)
求五星天正冬至后平合及诸段中积中星
置通积分,各以其星周率去之。不尽,为前合分。覆减周率,余为后合分。如日法而一,不满退除为分秒,即其星天正冬至后平合中积、中星。(命为日,曰中积。命为度,曰中星。)以段日累加中积,即为诸段中积。以平度累加中星,经退减之,即为诸段中星。
求五星平合及诸段入历
置前通积分,各加其星后合分,以历率去之,不尽,各以其星历度法除为度,不满退为分秒,即为其星平合入历度及分秒。以诸段限度累加之,即得诸段入历。
求五星平合及诸盈缩差
各置其星其段入历度及分秒,如在历中以下,为在盈;以上,减去历中,余为在缩。以其星历策除之为策数,不尽为入策度及分,命策数算外,以其策数下损益率乘之,如历策而一为分,以损益其下盈缩积度,即为其星其段盈缩定差。
求五星平合及诸段定积
各置其星其段中积,以其盈缩定差盈加减之。即其段定积日及分。以加天正冬至大余及约分,满纪法六十去之,不尽,即为定日及加时分秒。不满命甲子算外,即得日辰。
求五星及诸段所在日月
各置其段定积日及分,以加天闰日及分,满朔策及约分除之为月数,不尽,为入月已来日数及分。其月数命天正十一月算外,即得其段入月经朔日数及分,以日辰相距为所在定朔月日。
求五星平合及诸段加时定星
各置中星,以盈缩定差盈加缩减之,(金星倍之,水星三因之,然后加减。)即为五星诸段定星。以加天正冬至加时黄道日度,依宿命之,即其星其段加时所在宿度及分秒。
求五星诸段初日晨前夜半定星
各以其段初行率,乘其段定积日下加时分,百约之,乃顺减退加其日加时定星,即为其段初日晨前夜半定星所在宿度。
求诸段日率度率
各以其段日辰距后段日辰为日率。以其段夜半宿次与后段夜半宿次相减,余为夜率。
求诸段平行分
各置其段度率及分秒,以其段日率除之,即其段平行度及分秒。
求诸段总差日差
以本段前后平行分相减,余为其段泛差。(假令求木星次疾差,乃以顺疾、顺迟平行分相减,余为次疾泛差。他皆仿此。)倍而退位为增减差,加减其段平行分,为初末日行分。(前多后少者,加为初,减为末。前少后多者,减为初,加为末。)倍增减差为总差,以日率减一除之,为日差。
求前后伏迟退段增减差
前伏者,置后段初日行分,加其日差之半,为末日行分。后伏者,置前段末日行分,加其日差之半,为初日行分。以减伏段平行分,余为增减差。前迟者,置前段末日行分,倍其日差减之,为初日行分。后迟者,置后段初日行分,倍其日差减之,为末日行分。以迟段平行分减之,余为增减差。(前后近留之迟段。)
木、火、土三星退行者,六因平行分,退一位,为增减差。
金星前后伏退,三因平行分,半而退位,为增减差。前退者,置后段初日行分,以其日差减之,为末日行分,后退者,置前段末日行分,以其日差减之,为初日行分。以本段平行分减,余为增减差。
水星,半平行分为增减差,皆以增减差加减平行分,为初末日行分。(前多后少,加初减末;前少后多,减初加末。)又倍增减差为总差,以日率减一除之,为日差。
求每日晨前夜半星行宿次
各置其段初日行分,以日差累损益之(后少则损之,后多则益之。)为每日行度及分秒。乃顺加退减之,满宿次去之,即得每日晨前夜半星行宿次。(视前段末日、后段初日行分相较之数,不过一二日差为妙。或多日差数倍,或颠倒不伦,当类会前后增减差稍损益之,使其有伦,然后用之。或前后平行俱多俱少,则平注之。或总差之秒,不盈一分,亦平注之。若有不伦而平注之得伦者,亦平注之。)
求五星平合及见伏入气
置定积,以气策及约分除之,为气数,不满为入气日及分秒,命天正冬至算外,即所求平合及伏见入气日及分秒。
求五星平合及见伏行差
各以其段初日星行分与其太阳行分相减,余为行差。若金在退行,水在退合者,相并为行差。如水星夕伏晨见者,直以太阳行分为行差。
求五星定合见伏泛积
木、火、土三星,各以平合晨疾夕伏定积,便为定合定见定伏泛积。金、水二星,置其段盈缩差,(水星倍之。)各以行差除之,为日,不满退除为分秒。若在平合夕见晨伏者,盈减缩加;如在退合夕伏晨见者,盈加缩减。皆以加减定积,为定合定见定伏泛积。
求五星定合定积定星
木、火、土三星,各以平合行差除其日太阳盈缩差,为距合差日。以太阳盈缩差减之,为距合差度。日在盈历,以差日差度减之。在缩,加之。加减其星定合泛积,为定合定积定星。
金、水二星顺合退合,各以平合退合行差除其日太阳盈缩差,为距合差日。顺加退减太阳盈缩差,为距合差度。顺在盈历,以差日差度加之;在缩,减之。退在盈历,以差日减之,差度加之;在缩,以差日加之,差度减之。皆以加减其星定合及再定合泛积,为定合再定合定积定星。以冬至大余及约分,加定积,满纪法去,命,即得定合日辰。以冬至加时黄道日度,加定星,满宿次去之,即得定合所在宿次。(其顺退所在盈缩,太阳盈缩也。)
求木水土三星定见伏定积日
各置其星定见伏泛积,晨加夕减象限日及分秒,(半中限为象限,)如中限以下,自相乘,以上,覆减岁周日及分秒,余亦自相乘,满七十五而一,所得,以其星伏见度乘之,十五除之,为差。其差如其段行差而一,为日,不满退除为分秒。见加伏减泛积为定积。加命如前,即得日辰也。
求金水二星定见伏定积日
各以伏见日行差,除其日太阳盈缩差,为日。若晨伏夕见,日在盈历,加之,在缩,减之。如夕伏晨见,日在盈历,减之,在缩,加之。加减其星泛积为常积。视常积,如中限以下,为冬至后,以上,去之,余为夏至后。其二至后,如象限以下,自相乘,以上,覆减中限,亦自相乘,各如法而一,为分。(冬至后晨,夏至后夕,以一十八为法。冬至后夕,夏至后晨,以七十五为法。)以伏见度乘之,十五除之,为差。差满行差而一,为日,不满退除为分秒。加减常积为定积。(冬至后晨见夕伏,加之;夕见晨伏,减之。夏至后晨见夕伏,减之;夕见晨伏,加之也。)加命如前,即得定见伏日辰。
其水星,夕疾,在大暑气初日至立冬气九日三十五分以下者,不见。晨留,在大寒气初日至立夏气九日三十五分以下者,春不晨见,秋不夕见者,亦旧有之矣。
浑象
古之言天者有三家:一曰盖天,二曰宣夜,三曰浑天。汉灵帝时,蔡邕于朔方上书,言“宣夜之学,绝无师法”;周髀术数具存,考验天状,多所违失;惟有浑天为近,最得其情,近世太史候台铜仪是也。立八心体圆而具天地之形,以正黄道赤道之表里,以行日月之度数,步五纬之迟速,察气候之推迁,精微深妙,百代所不可废者也。然传历久远,制造者众,测候占察,互有得失,张衡之制,谓之灵宪,史失其传。魏、晋以来,官有其器,而无本书,故前志亦阙。吴中常侍王蕃云:“浑天仪者,羲和之旧器,谓之机衡。”积代相传,沿革不一。宋太平兴国中,蜀人张思训首创其式,造之禁中,逾年而成,诏置文明殿东鼓楼下,曰“太平浑仪”自思训死,玑衡断坏,无复知其法制者。景德中,历官韩显符依仿刘曜时、孔挺、晁崇之法,失之简略。景祐中,冬官正舒易简乃用唐梁令瓒、僧一行之法,颇为详备,亦失之于密而难为用。元祐时,尚书右丞苏颂与昭文馆校理沈括奉敕详定浑仪法要,遂奏举吏部勾当官韩公廉通九章勾股法,常以推考天度与张衡、王蕃、僧一行、梁令瓒、张思训法式,大纲可以寻究。若据算术考案象器,亦能成就,请置局差官制造。诏如所言。奏郑州原武主簿王沇之,太史局官周日严、于太古、张促宣,同行监造。制度既成,诏置之集英殿,总谓之浑天仪。公廉交造仪时,先撰九章勾股验测浑天书一卷,贮之禁中,今失其传,故世无知者。
旧制浑仪,规天矩地,机隐于内,上布经躔,次具日月五星行度,以察其寒暑进退,如张衡浑天、开元水运铜浑仪者,是也。久而不合,乖于施用。公廉之制则为轮三重:一曰六合仪,纵置地浑中,即天经环也,与地浑相结,其体不动;二曰三辰仪,置六合仪内;三曰四游仪,置三辰仪内。植四龙柱于地浑之下,又置鳌云于六合仪下。四龙柱下设十字水趺,凿沟道通水以平高下。别设天常单环于六合仪内,又设黄道赤道二单环,皆置三辰仪内,东西相交,随天运转,以验列舍之行。又为四象环,附三辰仪,相结于天运环,黄赤道两交为直距二纵置于四游仪内。北属六合仪地浑之上,以正北极出地之度。南属六合仪地浑之下,以正南极入地之度。此属仪之大形也。直距内夹轩望筒一,于筒之半设关轴,附直距上,使运转低昂,筒常指日,日体常在筒窍中,天西行一周,日东移一度,仍以窥测四方星度,皆斟酌李淳风、孔挺、韩显符、舒易简之制也。三辰仪上设天运环,以水运之。水运之法始于汉张衡,成于唐梁令瓒及僧一行,复于太平兴国中张思训,公廉今又变正其制,设天运环,下以天柱关轴之类上动浑仪,此新制也。
旧制浑象,张衡所谓置密室中者,推步七曜之运,以度历象昏明之候,校二十四气,考昼夜刻漏,无出于浑象。隋志称梁秘府中有宋元嘉中所造者,以木为之,其圆如丸,遍体布二十八宿、三家星色、黄赤道、天河等,别为横规绕于外,上下半之,以象地也。开元中,诏僧一行与梁令瓒更造铜浑象,为圆天之象,上具列宿周天度数,注水激轮,令其自转,一日一夜天转一周,又别置日月五星循绕,络在天外,令得运行。每天西转一匝,日正东行一度,月行一十三度有奇,凡二十九转而日月会,三百六十五转而日行一匝。仍置木柜以为地平,令象半在地上,半在地下,又立二木偶人于地平之前,置钟鼓使木人自然撞击以报辰刻,命之曰水运浑天俯视图。既成,命置之武成殿。
宋太史局旧无浑象,太平兴国中,张思训准开元之法,而上以盖为紫宫,旁为周天度,而东西转之,出新意也。
公廉乃增损隋志制之,上列二十八宿周天度数,及紫微垣中外官星,以俯窥七政之运转,纳于六合仪天经地浑之内,同以木柜载之。其中贯以枢轴,南北出浑象外,南长北短,地浑在木柜面,横置之,以象地。天经与地浑相结,纵置之,半在地上,半隐地下,以象天。其枢轴北贯天经上杠中,末与杠平,出柜外三十五度稍弱,以象北极出地。南亦贯天经出下杠外,入柜内三十五度少弱,以象南极入地。就赤道为牙距,四百七十八牙以衔天轮,随机轮地毂正东西运转,昏明中星既应其度,分至节气亦验应而不差。
王蕃云:“浑象之法,地当在天内,其势不便,故反观其形,地为外郭,于已解者无异,诡状殊体而合于理,可谓奇巧者也。”今地浑说在浑象外,盖出于王蕃制也。其下则思训旧制,有枢轮关轴,激水运动,以直神摇铃扣钟击鼓,置时刻十二神司辰像于轮上,时初、正至,则执牌循环而出,报随刻数以定昼夜长短。至冬水凝,运转迟涩,则以水银代之。
今公廉所制,共置一台,台中有二隔,浑仪置其上,浑象置其中,激水运转,枢机轮轴隐于下。内设昼夜时刻机轮五重;第一重曰天轮,以拨浑象赤道牙距;第二重曰拨牙轮,上安牙距,随天柱中轮转动,以运上下四轮;第三重曰时刻钟鼓轮,上安时初、时正百刻拨牙,以扣钟击鼓摇铃;第四重曰日时初正司辰轮,上安时初十二司辰、时正十二司辰;第五重曰报刻司辰轮,上安百刻司辰。以上五轮并贯于一轴,上以天束束之,下以铁杵臼承之,前以木阁五层蔽之,稍增异其旧制矣。五轮之北,又侧设枢轮,其轮以七十二辐为三十六洪,束以三辋,夹持受水三十六壶。毂中横贯铁枢轴一,南北出轴为地毂,运拨地轮。天柱中轮动,机轮动浑象,上动浑天仪。又枢轮左设天池、平水壶,平水壶受天池水,注入受水壶,以激枢轮。受水壶落入退水壶。由壶下北窍引水入升水下壶,以升水下轮运水入升水上壶,上壶内升水上轮及河车同转上下轮,运水入天河,天河复流入天地,每一昼一夜周而复始。此公廉制浑仪、浑象二器而通三用,总而名之曰浑天仪。
金既取汴,皆辇致于燕,天轮赤道牙距拨轮悬象钟鼓司辰刻报天池水壶等器久皆弃毁,惟铜浑仪置之太史局候台。但自汴至燕相去一千余里,地势高下不同,望筒中取极星稍差,移下四度才得窥之。明昌六年秋八月,风雨大作,雷电震击,龙起浑仪鳌云水趺下,台忽中裂而摧,浑仪仆落台下,旋命有司营葺之,复置台上。贞祐南渡,以浑仪熔铸成物,不忍毁拆,若全体以运则艰于辇载,遂委而去。
兴定中,司天台官以台中不置浑仪及测候人数不足,言之于朝,宜铸仪象,多补生员,庶得尽占考之实。宣宗召礼部尚书杨云翼问之,云翼对曰:“国家自来铜禁甚严,虽罄公私所有,恐不能给。今调度方殷,财用不足,实未可行。”他日,上又言之,于是止添测候之人数员,铸仪之议遂寝。
初,张行简为礼部尚书提点司天监时,尝制莲花、星丸二漏以进,章宗命置莲花漏二禁中,星丸漏遇车驾巡幸则用之。贞祐南渡,二漏皆迁于汴,汴亡废毁,无所稽其制矣。