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清史稿 · 卷五十二·志二十七

清史稿 · 目录

〔74〕前求得道光十二年1832壬辰三月初六日癸丑,月距司怪第四星凌犯用时戌正二刻八分十九秒,黄经高弧交角五十六度二分五十一秒,月距天顶五十三度四十三分二十四秒,本日太阴最大地半径差六十分七秒,太阴黄道实纬度南三度三十分二十七秒,司怪第四星黄道纬度南三度十一分四十四秒,一小时太阴实行三十六分三十三秒,求星月相距分秒凌犯视时。如图甲为天顶,甲未辰巳为黄道经圈,辰午巳为地平,卯为黄极,未午辛为黄道,未点即黄平象限宫度,未辰弧即限距地高,与卯甲黄极距天顶之度等。申点为太阴,子点为司怪第四星,同当黄道于酉。其酉点即月与星之黄道经度,酉未弧即月距限西之度,子酉为星距黄道南纬度三度十一分四十四秒,申酉为太阴距黄道南实纬度三度三十分二十七秒,申卯弧即月距黄极,甲申戌为高弧,申甲为月距天顶度五十三度四十三分二十四秒,卯申甲角为黄经高弧交角五十六度二分五十一秒,而与戌申亥角为对角,其度等。此皆自地心立算之实度也。然人居地面高于地心,故视高常低于实高,而月当地平时,其地半径差为最大,今乃六十分七秒。于是依后编求本时高下差之法,以半径与甲申弧正弦之比同于最大地半径差与本时高下差之比,得本时高下差四十八分二十八秒。如申火之分,其火点即太阴之视高,自火点与黄道平行,作火木线,遂成申木火直角三角形。因弧度甚小,乃作直线算,与后编求日食三差之理同。此形木为直角,有申角黄经高弧交角,有申火边本时高下差,求得木火边四十分十二秒为东西差,求得申木边二十七分四秒为南北差,加于申酉太阴实纬,得木酉太阴视纬三度五十七分三十一秒。内减子酉星纬,得子木弧四十五分四十七秒,为人目仰视太阴距司怪第四星月在星下之分也。夫星、月同当酉点之经度,固为相距。今太阴视高在火,其视纬虽差至木,而距星之子点尚在一度内,其火点当黄道之视经度则差至土,是用时时星经度虽在酉,而太阴视经度之土点乃在其西,是为未及。然土酉之分与火木等,故以一小时太阴实行与火木东西差为比例,得距分一时六分,为月行火木之时分。加于月视高临火点之用时,得亥初二刻十四分十九秒,即人目视太阴临于木点与星,同当酉点经度之视时也。

此前已经算出,在道光十二年(壬辰年)三月初六(癸丑日),月亮与司怪第四星发生凌犯的用时为戌正二刻八分十九秒。此时黄经高弧交角是五十六度二分五十一秒,月亮距天顶五十三度四十三分二十四秒,当天月亮的最大地半径差是六十分七秒,月亮的黄道实纬度在南纬三度三十分二十七秒,司怪第四星的黄道纬度在南纬三度十一分四十四秒,月亮每小时在黄道上运行三十六分三十三秒。现在要求星月之间相距的角分秒以及凌犯时的视时。如图所示,甲为天顶,甲未辰巳为黄道经圈,辰午巳为地平圈,卯为黄北极,未午辛为黄道,未点就是黄平象限的宫度,未辰弧是限距地高,与卯甲(黄极距天顶的角度)相等。申点是月亮,子点是司怪第四星,两者在黄道的酉点具有相同的经度。酉点就是月亮和星的黄道经度,酉未弧是月亮距限西的度数,子酉是星南距黄道的纬度(三度十一分四十四秒),申酉是月亮南距黄道的实纬度(三度三十分二十七秒),申卯弧是月亮距黄极的角度,甲申戌是高弧,申甲是月亮距天顶的度数(五十三度四十三分二十四秒),卯申甲角是黄经高弧交角(五十六度二分五十一秒),它与戌申亥角是对角,度数相等。这些都是从地心计算的实际数值。然而人居住在地面上,位置比地心高,所以视高总是低于实高,而月球在水平位置时,它的地半径差最大,现在就是六十分七秒。于是按照后编中求本时高下差的方法,用半径与甲申弧的正弦之比等于最大地半径差与本时高下差之比,求出本时高下差为四十八分二十八秒。如同申火的分段,火点就是月亮的视高位置。从火点作一条与黄道平行的线(火木线),就构成直角三角形申木火。由于弧度非常小,所以当作直线计算,这与后编求日食三差的原理相同。在这个三角形中,木角是直角,有申角(黄经高弧交角)和申火边(本时高下差),可以求得木火边为四十分十二秒(即东西差),求得申木边为二十七分四秒(即南北差)。将南北差加到申酉(月亮实际黄纬)上,得到木酉(月亮视黄纬)为三度五十七分三十一秒。减去子酉(星的黄纬),得到子木弧为四十五分四十七秒,这就是人眼仰望时月亮在司怪第四星下方的距离。星和月由于在同一酉点经度,本应相距。但如今月亮视高在火点,视黄纬虽然有差距到了木点,但距离星(子点)还在1度以内;而它的黄道视经度却从火点差到了土点,所以用时星经度虽然在酉,但月亮的视经度(土点)却在它的西边,因此说月亮尚未到达那个经度。然而土酉的距离与火木相等,因此用一小时月亮运行和火木的东西差作比例,得到距分一时六分,这是月亮运行火木这段距离所需的时间。将该时间加到月亮视高在火点的用时上,得到亥初二刻十四分十九秒,就是人眼看到月亮在木点、与星同处酉点经度时的视时。

〔75〕(图略)

(图像略去)

〔76〕【求视时月距限】

计算观测时刻月亮距离规定界限的数值。

〔77〕视时月距限,必大于用时月距限,因其视经差所当之距分既有加减,则太阴与星随天西移自有进退也。盖太阴以地半径差由高而变下,则视经之差于实经、视纬之差于实纬必矣。兹据黄平象限在天顶南之地面而言之,视纬恒差而南,如实纬北者,视纬常小于实纬,其差为减;实纬南者,视纬常大于实纬,其差为加。故纬南之星、月实距虽在一度内,而视距转在一度外者有之;纬北之星、月实距虽在一度外,而视距转在一度内者有之。南北相距一度外者不入凌犯之限,故不取用。至若视经之差,所当月行距分之最大者或至二小时,而二小时之际,诸曜随天左旋,几至一宫,故视经之差,关于月行之进退矣。如月在黄平象限西者,视经度差之而西,视时必迟于用时;月在黄平象限东者,视经度差之而东,视时必早于用时。以致用时星、月未入地平,而视时星、月已入地平者有之,或用时星、月已出地平,而视时星、月未出地平者有之。是故于求用时之后,即以月距黄平象限与地平限度相较,可知斯时月在地平之上下。月距限小于地平限度者,为月在地平上;大于地平限度者,为月在地平下。如遇月距限微小于地平限度者,用时星、月必在地平上,视时星、月或在地平下,其所差者,即视经之差当月行距分之诸曜左旋度。今取最小实经、视经之差所当左旋之度为视经差,法见下卷求地平限度节下。减于地平限度,所得视地平限度,而与月距限度考之。如月距限小于地平限度而大于视地平限度者,则为用时月虽在地平上,视时月必在地平下矣;既知月必在地平下,故遇此者去之。如月距限小于视地平限度者,则为视时月在地平之上。夫犹有不然者,以视经差所取皆最小之数也。若知月行实迹非由视时,再推月距限度,则其时月果在地平之上下,未可得其确准。故今于既得视时之后,必详察太阴实纬及用时月距限度。如实纬南月距限过六十度,或实纬北月距限过七十度者,用时月距限在此限度内者,视时月必在地平之上。皆以视时复求月距黄平象限之度。如其度大于地平限度者,乃视时月在地平之下,仍不取用。必其度小于地平限度,始为视时月必在地平之上,而可证诸实测。此视差之所以必逐细详推,然后可得而取用也。

视时月距限必然大于用时月距限,因为视经差对应的距分有加减,所以月亮和星星随着天体向西移动,自然就有进退变化。月亮由于地半径差从高处变为低处,所以视经度与实经度有差异,视纬度与实纬度有差异是必然的。现根据黄平象限在天顶南的地面来说,视纬度总是偏南,如果实纬度在北,视纬度通常小于实纬度,其差为减;实纬度在南,视纬度通常大于实纬度,其差为加。所以,实纬度在南的星星和月亮,实际距离虽然在一度以内,但视距离反而在一度以外的也有;实纬度在北的星星和月亮,实际距离虽然在一度以外,但视距离反而在一度以内的也有。南北相距超过一度的,不进入凌犯的界限,所以不取用。至于视经差,对应的月亮运行距分最大可能到二小时,而二小时之间,各天体随着天体向左旋转,几乎运行一宫,所以视经差关系到月亮运行的进退。如果月亮在黄平象限西边,视经度差向西,视时必然比用时晚;月亮在黄平象限东边,视经度差向东,视时必然比用时早。以至于有时用时星星和月亮还没有进入地平线,而视时星星和月亮已经进入地平线;或者用时星星和月亮已经出了地平线,而视时星星和月亮还没有出地平线。所以在求得用时之后,就用月距黄平象限和地平限度比较,可以知道此时月亮是在地平线上还是地平线下。月距限小于地平限度的,表示月亮在地平线上;大于地平限度的,表示月亮在地平线下。如果遇到月距限稍微小于地平限度,那么用时星星和月亮一定在地平线上,但视时星星和月亮可能在地平线下,其差值就是视经差对应的月亮运行距分的各天体左旋度。现在取最小实经差和视经差对应的左旋度作为视经差,方法见下卷求地平限度节。从地平限度减去这个视经差,得到视地平限度,然后用月距限度与之比较。如果月距限小于地平限度但大于视地平限度,那么用时月亮虽然在地平线上,但视时月亮一定在地平线下;既然知道月亮一定在地平线下,所以遇到这种情况就舍弃不用。如果月距限小于视地平限度,那么视时月亮在地平线上。然而也有不这么简单的情况,因为所取的视经差都是最小的数值。如果想了解月亮运行的实际轨迹不是通过视时,再推算月距限度,那么那时月亮到底是在地平线上还是下,就不能得到准确判断。所以现在在求得视时之后,必须详细考察月亮的实纬以及用时月距限度。如果实纬南的月亮月距限超过六十度,或者实纬北的月亮月距限超过七十度,并且用时月距限在这个限度范围内,那么视时月亮一定在地平线上。都用在视时下再求月亮与黄平象限的距离度数。如果这个度数大于地平限度,那么视时月亮在地平线下,仍然不取用。一定要这个度数小于地平限度,才说明视时月亮一定在地平线上,才可以用实测来验证。这就是视差必须逐项详细推算,然后才能得到并取用的原因。