〔160〕金大定十九年己亥岁十一月己巳日六十四刻冬至,距至元十七年1280庚辰岁,计一百一年。《大明历》推之,得己未冬至,后《授时》一十九刻;《授时历》上考大定己亥岁,己巳冬至,与《大明历》合,先九刻。(《大明》冬至盖测验未密故也。)
金朝大定十九年(己亥年)十一月己巳日六十四刻是冬至,从这一年到元朝至元十七年(庚辰年),总共是一百零一年。用《大明历》推算这一年的冬至,结果是己未日,比用《授时历》推算的结果晚了十九刻;而用《授时历》向上推算大定己亥年,得到冬至在己巳日,这与《大明历》的原记录是一致的,不过时间上早了九刻。(《大明历》的冬至之所以有差异,大概是因为当时测量不够精确的缘故。)
〔161〕庆元四年1198戊午岁十一月己酉日一十七刻冬至,距至元十七年1280庚辰岁,计八十二年。《统天历》推之,得己未冬至,先《授时》一刻;《授时历》上考庆元戊午岁,得己酉日冬至,与《统天历》合。
庆元四年(戊午年)十一月己酉日的十七刻(大约是午夜时分),是冬至时刻。距离至元十七年(庚辰年),一共是八十二年。用《统天历》推算至元十七年的冬至,得到的结果是己未日,比《授时历》推算的结果早了一刻;而《授时历》往上推算庆元四年(戊午年)的冬至,得到的是己酉日,与《统天历》的结果一致。
〔163〕列宿著于天,为舍二十有八,为度三百六十五有奇。非日躔无以校其度,非列舍无以纪其度,周天之度,因二者以得之。天体浑圆,当二极南北之中,络以赤道,日月五星之行,常出入于比。天左旋,日月五星溯而右转,昔人历象日月星辰,谓此也。然列舍相距度数,历代所测不同,非微有动移,则前人所测或有未密。古用窥管,今新制浑仪,测用二线,所测度数分秒与前代不同者,今列于左。
天上的星宿依次排列,共有二十八个星宿,它们之间的总度数大约是三百六十五度多一点。没有太阳运行的轨迹就没法校正这些度数,不依靠星宿的位次就没法记录这些度数,周天一圈的度数,正是靠这两样东西来得到的。天体是浑圆的,在南北两极的中间,环绕着一条赤道,太阳、月亮和金木水火土五星经常在这一带运行。天是向左旋转的,而日月五星则逆着天的方向向右转,古人所说的观测推算日月星辰的运行,指的就是这个道理。不过星宿之间相距的度数,历朝历代测量出来的结果都不一样,要不是星宿本身有微小的移动,那就是前人的测量还不够精密。古代用窥管观测,现在新造了浑天仪,测量时使用两根丝的线(用来对准),所测量出的度数分秒跟以前不一样的地方,现在列在下面。
〔166〕日之丽天,县象最著,大明一生,列宿俱熄。古人欲测躔度所在,必以昏旦夜半中星衡考其所距,从考其所当;然昏旦夜半时刻未易得真,时刻一差,则所距、所当,不容无舛。晋姜岌首以月食冲检,知日度所在;《纪元历》复以太白志其相距远近,于昏后明前验定星度,因得日躔。今用至元丁丑四月癸酉望月食既,推求得冬至日躔赤道箕宿十度,黄道九度有奇。仍自其年正月至己卯1219岁终,三年1197之间,日测太阴所离宿次及岁星、太白相距度,定验参考,共得一百三十四事,皆躔箕宿,适与月食所冲允合。以金赵知微所修《大明历法》推之,冬至犹躔斗初度三十六分六十四秒,比新测实差七十六分六十四秒。
太阳挂在天空,是天象里最显眼的,太阳一出来,所有的星星就都没了。古人想测太阳运行的位置,必须在黄昏、黎明和半夜时,用位于正南方的星来测量它们之间的距离,再推算出对应的位置;但黄昏、黎明和半夜的准确时间不容易定准,时间一错,测的距离和位置就难免有误差。晋代的姜岌最先用月食时日月相对的位置来检验,从而知道了太阳的度数;《纪元历》又用金星来记录它们相距的远近,在黄昏后和黎明前验证星度,因此得到了太阳运行的轨迹。现在我们用在至元丁丑年四月癸酉望日观测到的月全食,推算出来冬至那天太阳在赤道上是箕宿十度,在黄道上是九度多。而且从那年正月到己卯年年底,三年里天天观测月亮离开的星宿位置以及木星、金星相隔的度数,核对验证,总共得到一百三十四个数据,都显示太阳在箕宿,正好和月食时相对的位置完全吻合。用金朝赵知微编修的《大明历法》来推算,冬至时太阳还在斗宿初度三十六分六十四秒,比新测的结果实际差了七十六分六十四秒。
〔167〕【日行盈缩】
太阳的运行有时快有时慢,并不是匀速的。古代天文学家用“盈”表示超出、快一些,“缩”表示不足、慢一些,来描述这种速度变化。
〔168〕日月之行,有冬有夏,言日月行度,冬夏各不同也。人徒知日行一度,一岁一周天,曾不知盈缩损益,四序有不同者。北齐张子信积候合蚀加时,觉日行有入气差,然损益未得其正。赵道严复准晷景长短,定日行进退,更造盈缩以求亏食。至刘焯立躔度,与四序升降,虽损益不同,后代祖述用之。
太阳和月亮的运行,有冬天的不同和夏天的不同,这说明太阳月亮运行的度数,冬天和夏天各自不同。人们只知道太阳每天运行一度,一年绕天一周,却不知道太阳运行有快慢、增减的变化,四季并不相同。北齐的张子信长期观测日月交会和日食的时刻,发现太阳运行存在节气上的误差,然而他所作的增减调整并不准确。赵道严又根据日晷影子的长短,确定太阳运行的进退,重新制定盈缩的办法来推算日食。到了刘焯,他确立了太阳运行的度数,随着四季升降变化,虽然增减的方法有所不同,但后代的天文学家都继承使用他的方法。
〔169〕夫阴阳往来,驯积而变,冬至日行一度强,出赤道二十四度弱,自此日轨渐北,积八十八日九十一分,当春分前三日,交在赤道,实行九十一度三十一分而适平。自后其盈日损,复行九十三日七十一分,当夏至之日,入赤道内二十四度弱,实行九十一度三十一分,日行一度弱,向之盈分尽损而无余。自此日轨渐南,积九十三日七十一分,当秋分后三日,交在赤道,实行九十一度三十一分而复平。自后其缩日损,行八十八日九十一分,出赤道外二十四度弱,实行九十一度三十一分,复当冬至,向之缩分尽损而无余。盈缩均有损益,初为益,末为损。自冬至以及春分,春分以及夏至,日躔自北陆转而西,西而南,于盈为益,益极而损,损至于无余而缩。自夏至以及秋分,秋分以及冬至,日躔自南陆转而东,东而北,于缩为益,益极而损,损至于无余而复盈。盈初缩末,俱八十八日九十一分而行一象;缩初盈末,俱九十三日七十一分而行一象;盈缩极差,皆二度四十分。由实测晷景而得,仍以算术推考,与所测允合。
阴阳的往来变化,是逐渐积累而形成的。冬至时,太阳每天运行一度多一点,位于赤道以南二十四度少一点。从这时起,太阳的轨迹逐渐北移,经过八十八天九十一分,在春分前三天,太阳与赤道相交,实际运行了九十一度三十一分,正好达到平分状态。此后,太阳运行超过平均速度的部分(盈)每天减少,又运行九十三天七十一分,在夏至那一天,太阳进入赤道以北二十四度少一点,实际运行了九十一度三十一分,太阳每天运行一度少一点,之前的盈分全部减少没有剩余。从这时起,太阳的轨迹逐渐南移,经过九十三天七十一分,在秋分后三天,太阳与赤道相交,实际运行了九十一度三十一分,又恢复到平分状态。此后,太阳运行不足平均速度的部分(缩)每天减少,运行八十八天九十一分,到达赤道以南二十四度少一点,实际运行了九十一度三十一分,又到了冬至,之前的缩分全部减少没有剩余。盈和缩都有增加和减少,开始是增加,末尾是减少。从冬至到春分,从春分到夏至,太阳的运行从北陆转向西,再转向南,在盈的阶段是增加,增加到极点就减少,减少到没有剩余就变为缩。从夏至到秋分,从秋分到冬至,太阳的运行从南陆转向东,再转向北,在缩的阶段是增加,增加到极点就减少,减少到没有剩余就又变为盈。盈的初期和缩的末期,都是八十八天九十一分运行一象(一个象限,即九十度);缩的初期和盈的末期,都是九十三天七十一分运行一象;盈和缩的最大差值,都是二度四十分。这些数据是通过实际测量日影得到的,并且用算术推算考校,与测量结果完全符合。
〔171〕古历谓月平行十三度十九分度之七。汉耿寿昌以为日月行至牵牛、东井,日过度,月行十五度,至娄、角,始平行,赤道使然。贾逵以为今合朔、弦、望、月食加时,所以不中者,盖不知月行迟疾意。李梵、苏统皆以月行当有迟疾,不必在牵牛、东井、娄、角之间,乃由行道有远近出入所生。刘洪作《乾象历》,精思二十余年,始悟其理,列为差率,以囿进退损益之数。后之作历者,咸因之。至唐一行,考九道委蛇曲折之数,得月行疾徐之理。
古代历法说月球平均每天运行十三度又十九分之七度。汉代的耿寿昌认为,太阳和月亮运行到牵牛星和东井星附近时,太阳运行超过一度,月亮运行十五度;到了娄星和角星附近,才开始恢复正常速度,这是由赤道引起的。贾逵认为,现在的合朔、弦、望、月食等时刻之所以不准确,是因为不明白月球运行有快慢变化的道理。李梵和苏统都认为月球运行应该有快慢变化,不一定只发生在牵牛、东井、娄、角这些星宿之间,而是由于运行轨道有远近出入造成的。刘洪编写《乾象历》,精心思考了二十多年,才领悟了这个道理,列出了误差率,用来控制进退增减的数字。后来编写历法的人都沿用他的方法。到了唐代的一行和尚,考察了九条轨道蜿蜒曲折的规律,得出了月球运行快慢的原理。
〔172〕先儒谓月与五星,皆近日而疾,远日而迟。历家立法,以入转一周之日,为迟疾二历,各立初末二限,初为益,末为损。在疾初迟末,其行度率过于平行;迟初疾末,率不及于平行。自入转初日行十四度半强,从是渐杀,历七日,适及平行度,谓之疾初限,其积度比平行余五度四十二分。自是其疾日损,又历七日,行十二度微强,向之益者尽损而无余,谓之疾末限。自是复行迟度,又历七日,适及平行度,谓之迟初限,其积度比平行不及五度四十二分。自此其迟日损,行度渐增,又历七日,复行十四度半强,向之益者亦损而无余,谓之迟末限。入转一周,实二十七日五十五刻四十六分,迟疾极差皆五度四十二分。旧历日为一限,皆用二十八限。今定验得转分进退时各不同,今分日为十二,共三百三十六限,半之为半周限,析而四之为象限。
以前的儒家学者认为,月亮和金木水火土五星,都是靠近太阳时运行得快,远离太阳时运行得慢。历法家制定历法规则,把完成一个运转周期的时间,分为慢速和快速两种历法,各自设立初限和末限,初限是速度增加,末限是速度减少。在快速历的初限和慢速历的末限,其运行速度率超过了平均速度;在慢速历的初限和快速历的末限,速度率达不到平均速度。从运转开始的第一天,每天运行14度半多一点,从此逐渐减少,经过七天,正好赶上平均速度,这叫做快速初限,它的累计度数比平均速度多出5度42分。从这以后它的快速每天减少,又经过七天,每天运行12度多一点,之前增加的部分全部减损而没有剩余,这叫做快速末限。从这以后又开始慢速运行,又经过七天,正好赶上平均速度,这叫做慢速初限,它的累计度数比平均速度少5度42分。从这以后它的慢速每天减少(速度逐渐增加),运行速度逐渐增加,又经过七天,又恢复到每天运行14度半多一点,之前增加的部分也减损而没有剩余,这叫做慢速末限。完成一周运转,实际需要27天55刻46分,快速和慢速的最大差值都是5度42分。旧历法以一天为一限,都采用28个限。现在经过测定验证,发现运行转度的进退时间各有不同,现在将一天分为12等分,总共得到336个限,其中的一半称为半周限,再四等分之一称为象限。
白道和交周,也就是月球的运行轨道与交点周期。
〔174〕当二极南北之中,横络天体以纪宿度者,赤道也。出入赤道,为日行之轨者,黄道也。所谓白道,与黄道交贯,月行之所由也。古人随方立名,分为八行,与黄道而九,究而言之,其实一也。惟其随交迁徙,变动不居,故强以方色名之。
在南北两极的正中间,有一条横贯天空、用来标记星宿位置的线,这就是赤道。太阳运行的轨道偏离赤道,这就是黄道。月亮运行的轨道叫白道,它与黄道交叉,是月亮行走的路径。古人根据方位给这些轨道起了名字,分成八条,加上黄道一共九条。说来说去,本质上其实都是一样的。只是因为它随着交点的移动而变化,没有固定的位置,所以才勉强用方位和颜色来命名它们。