康熙二十三年,也就是甲子年,那天正冬至是法元,(癸亥年十一月冬至。) 这年冬至咱们就按这个来算。
地球一圈是三百六十度。(平分之为半周,四分之为象限,十二分之为宫,每度六十分,秒微纤以下皆以六十递析。周天入算,化作一百二十九万六千秒。) 这三百六十度怎么算呢,大家应该都懂,分成两半是半周,四分之一是象限,十二分之一就是一个宫,然后每一度又分成六十分,再往下分就更细了,反正都是六十进制。算下来,一圈地球一共是一百二十九万六千秒。
一天呢,一万分。(时则二十四,刻则九十六,刻下分则一千四百四十,秒则八万六千四百。) 一天就是一万分,换算一下,就是二十四小时,九十六刻,一千四百四十分,八万六千四百秒。
一年呢,是三百六十五天,再加点零头,具体是三百六十五点二四二一八七五天。
咱们记法用六十进制。
星宿用二十八宿来记。
太阳每天走过三千五百四十八秒,还剩点小数,是零点三三〇五一六九秒。
太阳一年走六十一秒,还剩零点一六六六六秒。
太阳一天走十分之一秒,再加零点零六七四六九秒。
地球半径是一千万。
本轮半径是二十六万八千八百一十二。
均轮半径是八万九千六百零四。
星宿的度数,你们去看《天文志》就知道了。
岁差是五十一秒。
各个省份和蒙古地区的北极高度、东西经度,也都在《天文志》里。
黄赤交角是二十三度二十九分三十秒。
最卑应是七度十分十一秒十微。
气应是七日六五六三七四九二六。
宿应是五日六五六三七四九二六。
日干用甲乙丙丁戊己庚辛壬癸十个天干来记。
地支用子丑寅卯辰巳午未申酉戌亥十二个地支来记。
二十八星宿的名称是:角、亢、氐、房、心、尾、箕、斗、牛、女、虚、危、室、壁、奎、娄、胃、昂、毕、参、觜、井、鬼、柳、星、张、翼、轸。
时间记法,从十二地支开始,每个地支再细分初、正,比如从子正开始,到夜子初结束。
首先,咱们得算出冬至那天是哪一天。用一种方法算出冬至是哪一年,然后减去1,得到一个数字,再用这个数字乘以另一个数字(具体方法文中已给出),得到一个中间值。然后加上一些修正值,得到最终的冬至日期的数值。如果要算过去年份的冬至,就要减去修正值。最后,把这个数值处理一下,就能得到冬至那天的具体时间了。从正月初一开始数日子,用甲子纪年法,把剩下的时间换算成时辰和刻,就能精确到时辰刻了。(周日一万分为一率,小余为二率,刻下分为三率,求得四率为时分。满六十分收为一时,十五分收为一刻。)从子时开始算,加上一些修正值,就能算出冬至那天晚上对应的星宿了,正月初一那天是角宿。
接下来算太阳的运行轨迹。先算一个基础值,叫做“年根秒数”。方法是:用周日为基准,太阳每天运行的距离为另一个基准,再用冬至那天的剩余数值减去周日数值,最后算出一个结果,这就是年根秒数。然后,再算出太阳从冬至那天到今天运行的距离,把这个距离和年根秒数加起来,再用宫度进行换算,就能得到太阳的运行轨迹。
然后算太阳实际运行的轨迹。先算出太阳一年和一天运行的基本距离,再把这两个距离加起来,加上或减去一个修正值(具体是加还是减,取决于年份),再用这个结果减去前面算出的理论运行轨迹,得到一个差值。这个差值要通过三角函数计算来修正。用一个三角形,其中一边是已知值,另一边是前面算出的差值,算出另一个角,再用这个角算出另外一边的长度,然后把这个长度加上或减去一个值(具体是加还是减,取决于年份),再用另一个三角形进行计算,最终得到太阳实际运行的轨迹。最后,用前面算出的年数乘以岁差,加上一个基准值,得到一个数值,再用这个数值减去太阳实际运行的轨迹,就能得到当天对应的星宿位置了。如果实际运行轨迹小于这个数值,就要减去一个星宿再计算。
最后算出这天对应的星宿。用冬至那天到今天的天数加上冬至那天的星宿位置,然后减去一个基准值,再从正月初一和角宿开始算,就能算出这天对应的星宿了。
这段文字描述的是古代计算节气时刻的方法,相当专业和复杂。让我们一句一句地用现代汉语口语解释一下。
首先,它讲的是怎么算节气的时间。比如冬至,是在“丑”宫(星纪)的度数为0的时候;小寒,是在“丑”宫度数为15的时候。然后依次类推,讲了每个节气的度数和对应的宫位。 这就像一个时间表,用天文坐标来标记节气。 “一宫初度为大寒,十五度为立春” 意思是说,大寒在子宫(元枵)度数为0的时候,立春在子宫度数为15的时候。后面的雨水、惊蛰等等以此类推,每个节气都对应着特定的宫位和度数。
接下来,它解释了如何确定节气是哪一天。如果计算出来的度数正好在子正(午夜)的时候就落在节气所在的宫位度数上,那么节气就在当天;如果已经超过了,那么节气就在第二天。 它用了一种比例计算的方法,通过一系列的计算步骤,最终得到节气发生的精确时刻。 “皆以子正日躔未交节气宫度者,为交节气本日;已过节气宫度者,为交节气次日。” 这段话的意思是说,如果在子正时分,太阳运行的位置还没到达节气的度数,那么节气就在当天;如果已经超过了,那么节气就在第二天。 后面还提到了一种复杂的计算方法,用“率”来表示比例,通过一系列的运算来确定节气时刻。
然后,文章说明了如何计算不同地区节气的时刻。因为各地经度不同,所以节气时间会有差异。 它说以京师(北京)为准,根据经度差异进行加减。 “每偏一度,加减时之四分。(偏东则加,偏西则减。)” 这句话的意思是,每相差一度经度,就要调整时间,东边加,西边减。 这部分涉及到经度差对时间的影响,需要考虑地球自转。
最后,它介绍了更精细的计算方法,考虑了黄赤交角的影响,从而更精确地计算节气时刻。“推节气用时法,以交节气本日均数变时为均数时差,反其加减。又以半径为一率,黄赤大距余弦为二率,本节气黄道度正切为三率,求得四率为赤道正切。” 这段话描述了一种更复杂的计算方法,涉及到三角函数和天文常数,用于修正节气时刻。 它还提到了如何计算节气时的纬度,这部分计算也相当复杂,需要用到三角函数和天文数据。 “实行三宫至八宫,其纬在赤道北;九宫至二宫,其纬在赤道南。” 这句话说明了不同节气时地球纬度的变化。
总而言之,这段文字描述的是古代一种非常复杂的天文计算方法,用于精确确定节气时刻,展现了古代天文历法的精湛水平。 其计算过程涉及到大量的数学运算和天文知识,对于现代人来说,理解起来有一定难度。
首先,咱们得算出太阳每天啥时候升起啥时候落下。这需要用到几个比例:第一个比例是地球半径;第二个比例是北极高度的正切值;第三个比例是当天太阳直射点纬度的正切值。算出这三个比例后,再求出它们的正弦值,查表就能找到太阳东升西落时赤道上的度数。然后算时间差,一度差四分钟,以此类推。把这个时间差加减到正午十二点(卯酉时)上,就能得到日出日落的时间了。春分之前秋分之后,日出时间要加上这个时间差,日落时间要减去这个时间差;春分之后秋分之前,则相反。 再把时间差乘以二,加减到半天的时间上,就能算出白天和黑夜分别有多长了。春分之后,加上时间差算白天,减去时间差算黑夜;秋分之后则相反。
接下来是关于月亮的一些数据。月亮每天移动四万七千四百三十五秒,还剩一点儿零点零二一一七七秒;每小时(四刻)移动一千九百七十六秒,还剩一点儿零点四五九二一五七秒;月孛(注:此处指月球轨道的拱点)在最高点时,每天移动四百零一秒,还剩一点儿零点零七七四七七秒;正交(注:此处指月球轨道与黄道的交点)每天移动一百九十秒,还剩零点六四秒。 然后是一些关于月亮轨道半径的数据:本轮半径五十八万;均轮半径二十九万;负圈半径七十九万七千;次轮半径二十一万七千;次均轮半径一十一万七千五百。 朔望时,月亮和太阳的黄经差最大是四度五十八分三十秒;弦时,最大是五度一十七分三十秒;平均值是五度零八分;两者最大差值的一半是九分三十秒。 月亮运行的具体数值是:应在第一宫八度四十分五十七秒十六微;月孛应在第三宫四度四十九分五十四秒零九微;正交应在第六宫二十七度十三分三十七秒四十八微。
最后,用这些数据可以推算出月亮在冬至那一天的运行情况,也就是那天月亮运行到哪个位置。
首先,咱们得算出太阴的运行位置。先算出“积日”,方法是:求太阴平行,放到中间算总和,加上气应(具体怎么算,看日躔表,以下同理,不用再提“日”了)。再减去天正冬至小余,得到积日。(如果是在上一年考算,就要减去气应小余,加上天正冬至小余。)然后,把积日和太阴每日的运行速度相乘,再减去整周天数的秒数,剩下的就是宫度分。把宫度分加到太阴的起始位置(也就是太阴的“应”),就得到了太阴的年根。(上一年考算就减去。)接着,用太阴每日的运行速度乘以距离天正冬至的天数,得到秒数。用宫度分去除这个秒数,再和年根加起来(超过十二宫就减去十二宫),就得到了太阴的最终运行位置。
接下来算月孛的运行位置。方法和上面差不多,用前面算出的“积日”乘以月孛每日的运行速度,减去整周天数的秒数,剩下的就是宫度分。把宫度分加到月孛的起始位置(也就是月孛的“应”),就得到月孛的年根。(上一年考算就减去。)再用月孛每日的运行速度乘以距离天正冬至的天数,得到秒数,用宫度分去除这个秒数,再和年根加起来(超过十二宫就减去十二宫),就得到了月孛的最终运行位置。
然后算正交的运行位置。还是用“积日”乘以正交每日的运行速度,减去整周天数的秒数,剩下的就是宫度分。这次要把宫度分减去正交的起始位置(也就是正交的“应”,如果“应”不够减,就加上十二宫再减)。这样就得到了正交的年根。(上一年考算就加上。)接着,用正交每日的运行速度乘以距离天正冬至的天数,得到秒数,用宫度分去除这个秒数,再从年根减去(如果年根不够减,就加上十二宫再减),就得到了正交的最终运行位置。
最后,咱们算用时太阴的运行位置。先用当天太阳的平均速度算出时差(具体怎么算,看日躔表),这个时差是加还是减,取决于太阳平均速度是加还是减。再用当天太阳的黄经和赤经的差值算出另一个时差(这个时差在春分秋分后是加,在冬至夏至后是减)。把这两个时差加减起来,得到总时差。(如果两个时差符号相同,就相加;符号不同,就相减,结果的符号取决于绝对值大的那个)。把总时差化成秒,再乘以太阴每小时的运行速度,然后除以一度化成的秒数,得到秒数,再化成度分,这就是时差的运行值。最后,把这个时差的运行值加减到太阴的运行位置上(总时差是加,就减;总时差是减,就加),就得到了用时太阴的最终运行位置。
首先,咱们得算出初始运行速度。先用当时月亮的运行速度,减去月孛(注:古代天文学概念,此处指影响月亮运行速度的因素)的影响,得到一个修正值,咱们叫它“引数”。然后,用个直角三角形来算。三角形的一条直角边是月亮轨道半径的一半,另一条直角边就是刚才算出来的“引数”。算出斜边,再算出另一个角的边长,最后把这个边长加上或减去月亮轨道半径。(具体怎么加减,要看月亮在哪个宫,九宫到二宫的月亮,要相加;三宫到八宫的月亮,要相减。)
接下来,再用一个直角三角形。这次,小边是刚才算出来的那个“三因数”(指上一步计算得到的边长),大边是刚才算出来的边长加上或减去月亮轨道半径。直角夹在这两条边中间。咱们算出对着小边的那个角,这就是月亮的初始平均速度,同时也能算出对着直角的边长(也就是月亮最近点到地心的距离)。最后,把月亮当时的运行速度加上或减去这个初始平均速度,就能得到最终的初始运行速度了。(具体是加还是减,要看月亮在哪个宫,初宫到五宫的月亮要减,六宫以后的月亮要加。) 这样,我们就求出了最终的初始运行速度。
首先,咱们得算出白道运行的度数,也就是太阳的视运动。 用平面三角形来算,其中一边是次轮最近点到地心的距离,另一边是次轮运行的弦长(这弦长怎么算呢?地心到次轮中心的距离乘以2,用次轮运行的正弦值再乘以次轮半径,然后把这三个值综合起来算)。
接下来,我们要算夹角。这个夹角怎么算呢?用初均数(也就是初始平均值)加上或减去次轮运行的度数的一半,具体怎么加减呢?如果次轮运行的度数不到半周,就减去半周;超过半周,就减去半周。再看它离象限(90度)的距离,没到90度就减去90度,超过90度就减去90度,超过180度就减去180度,超过270度就减去270度,然后用剩下的数。 初均数是加还是减呢?如果次轮运行的度数超过90度或270度,就加;否则就减。反过来也一样。如果加起来超过半周,就减去一周,用剩下的数。如果正好是半周或者减完剩0,那就没有初均数了。如果次轮运行的度数是初始度数或者正好半周,也没有初均数。 算出夹角后,就能得到对弦的角,也就是二均数。如果没有初均数,就用次轮中心到地心的距离和次轮半径作为三角形的两边,次轮运行的度数的两倍作为夹角,超过半周就减去一周,剩下的就是夹角。 在最高点,这是内角;在最低点,这是外角。这样就能算出对次轮半径的角,也就是二均数了,记得标上加减号。
然后,我们来算加减的范围。用初均数加上次轮中心到最低点的度数,得到加减的泛限。如果泛限正好是90度,那二均数的加减就和初均数一样。如果泛限小于90度,就用90度减去它,剩下的数乘以2,得到加减的定限。如果初均数是减的,就用次轮运行的度数的两倍;如果是加的,就用次轮运行的度数的两倍减去一周的余数,然后和定限比较。如果泛限超过90度,就减去90度,剩下的数乘以2,得到加减的定限。如果初均数是加的,就用次轮运行的度数的两倍;如果是减的,就用次轮运行的度数的两倍减去一周的余数,然后和定限比较。如果大于定限,二均数的加减就和初均数一样;小于定限,则反之。 算出对角的边,就是次均轮中心到地心的距离。 再用这个距离、次轮运行的度数(超过半周就减去一周)和次均轮半径,用平面三角形算出对次均轮半径的角,也就是三均数,记得标上加减号(不到半周是加,超过半周是减)。
最后,把二均数和三均数加起来或减掉,得到二三均数(同号相加,异号相减)。再用这个数加上或减去初实行,就得到了白道运行的度数。 如果二均数都是加的,结果就加;都是减的,结果就减;一个加一个减,哪个数大就用哪个符号。
首先,咱们要算黄道的实际位置。用弧三角形来算,其中一边是黄白交角平均值,另一边是大距的一半,夹角呢,就是次引倍度(如果次引倍度超过半周,就用全周减去它剩下的部分)。算出对角边就是黄白交角,对角边对应的角就是交均点。然后,根据交均点加上或减去正交平行(次引倍度小于半周就减,大于半周就加),就能得到正交的实际位置。再加减六宫,就得到中交的实际位置。把白道的实际位置减去正交的实际位置,就得到距交的实际位置。接下来,用勾股定理(这里用比例表示,本天半径为一率,黄白大距的余弦为二率,距交实际位置的正切为三率),算出第四个比例值,也就是黄道的正切值。查表找到对应的度数,再减去距交的实际位置,剩下的就是升度差,把升度差加到或减去白道的实际位置(距交实际位置没超过象限或超过两个象限就减,超过一个象限或三个象限就加),最后就得到黄道的实际位置了。
然后算黄道纬度。还是用比例法,本天半径是一率,黄白大距的正弦是二率,距交实际位置的正弦是三率,算出第四个比例值就是正弦值。查表就能得到黄道纬度。记住,距交实际位置在初宫到五宫是黄道北,六宫到十一宫是黄道南。
接下来算四种宿度。用跟算日躔一样的办法算出今年黄道宿度。然后,把黄道实际位置、月孛位置、正交和中交的实际位置都拿出来,看看它们加起来能不能减去某一宿度,如果能就减掉,剩下的就是四种宿度了。
算纪日值宿,方法跟算日躔一样。
最后算交宫时刻。把太阴本日的实际位置和次日的实际位置相减(没过宫就是本日的,过了宫就是次日的),结果是一率;刻下分是二率;太阴本日的实际位置(不用宫)减去30度是三率;用这三个比例值算出第四个比例值,就是距子正分数。反复计算,就能得到交宫时刻了。
首先,得算出月亮升起和落下的时间。先根据今天太阳的黄经,算出它对应的赤经。然后用球面三角形来计算:月亮离黄极的距离是一边,黄极到北极的距离(也就是黄赤交角)是一边,月亮到冬至点的黄经(如果超过180度,就用360度减去它)是夹角。通过计算,就能得到月亮离北极的距离。用90度减去这个距离,就能得到月亮的赤道纬度(如果结果小于90度,就是北纬;大于90度,就减去90度,余数是南纬)。再算出月亮距离冬至点赤经的角度。接下来,用一个比例关系算出月亮升落的赤经:以地球半径为比例基数,北极高度的正切值为第二个比例数,月亮赤道纬度的正切值为第三个比例数,算出第四个比例数,也就是正弦值。查表找到月亮在卯酉(早上6点和下午6点)前后对应的赤经。如果月亮在赤道北边,它升起的时间就在卯正(早上6点)之前,落下时间在酉正(下午6点)之后;如果月亮在赤道南边,则升起时间在卯正之后,落下时间在酉正之前。然后,用月亮和太阳的赤经差来修正时间(月亮在赤道北边就减去,南边就加上)。从卯正或酉正开始计算,得到月亮升落的大致时间。最后,加上月亮当天运行的距离所对应的时间(月亮大约每小时运行30度,折算成时间大约是2分钟),就能得到月亮升落的确切时间了。
接下来,计算朔、上弦、望、下弦的时间。月亮和太阳运行到同一宫位、同一度数时,就是朔(新月);月亮运行到太阳东边三个宫位时,是上弦;运行到太阳东边六个宫位时,是望(满月);运行到太阳东边九个宫位时,是下弦。如果月亮还没到达这些位置,就按当天算;如果已经超过了,就按第二天算。然后,分别计算月亮和太阳当天和次日的运行度数,用次日度数减去当日度数的差值作为比例基数,把一天的分钟数作为第二个比例数,把当天太阳运行度数加上对应的位置(上弦加三个宫位,望加六个宫位,下弦加九个宫位)再减去当天月亮运行度数的结果作为第三个比例数,计算出第四个比例数,也就是距离子正(午夜12点)的分钟数。用同样的方法计算,就能得到朔、上弦、望、下弦的确切时间。
首先,咱们得算出行星的升降情况。啥叫正升、斜升、横升呢?简单来说,月亮从子宫十五度到酉宫十五度是正升,酉宫十五度到未宫初度是斜升,未宫初度到寅宫十五度是横升,寅宫十五度回子宫十五度又是斜升。 这就像月亮在天上走,走的路线不一样。
接下来算月亮的大小。拿前后两次朔(农历初一)来比,如果日干(天干)相同,前一个月就大;不同的话,前一个月就小。 这有点像看月亮圆缺来判断大小。
最后是闰月。判断闰月,得看前后两年的冬至所在月份。如果一年里总共是十三个月,那就把没有中气的那个月,放在前面月份作为闰月。如果一年有两个月没中气,就放在前面那个没中气的月份上加个闰月。 这部分比较专业,需要了解一些历法知识。
下面是土星的运行数据:
土星每天平行移动一百二十秒,有个小余数是六○二二五五一。它最高一天能走十分之二又一九五八○三秒,正交的时候一天走十分之一又一四六七二八秒。土星的本轮半径是八十六万五千五百八十七,均轮半径是二十九万六千四百一十三,次轮半径是一百零四万二千六百。土星的轨道和黄道交角是二度三十一分。 土星平行的时候应该在七宫二十三度十九分四十四秒五十五微,最高点在十一宫二十八度二十六分六秒五微,正交的时候在六宫二十一度二十分五十七秒二十四微。 这些都是具体的数值,需要用到天文计算。
木星的运行数据如下:
木星每天平行移动二百九十九秒,小余数是二八五二九六八。它最高一天能走十分之一又五八四三三秒,正交的时候一天走百分之三又七二三五五七秒。木星的本轮半径是七十万五千三百二十,均轮半径是二十四万七千九百八十,次轮半径是一百九十二万九千四百八十。木星的轨道和黄道交角是一度十九分四十秒。木星平行的时候应该在八宫九度十三分十三秒十一微,最高点在九宫九度五十一分五十九秒二十七微,正交的时候在六宫七度二十一分四十九秒三十五微。 这些数据和土星一样,也需要专业的天文计算才能理解。
最后是火星的运行数据:
火星每天平行移动一千八百八十六秒,小余数是六七○○三五八。它最高一天能走十分之一又八三四三九九秒,正交的时候一天走十分之一又四四九七二三秒。火星的本轮半径是一百四十八万四千,均轮半径是三十七万一千。 这里只给出了部分火星的数据。
最小次轮半径是六百三十万二千七百五十(单位没说,咱也不知道是什么单位)。
地球到太阳的距离,一年中最大和最小相差二十五万八千五百(单位没说)。太阳一年中高度的变化,最大和最小相差二十三万五千(单位没说)。黄道和赤道的交角是一度五十分。
火星运行,和黄道平行的位置,在二宫十三度三十九分五十二秒十五微(秒以下还有更小的单位)。火星运行到最高点的时候,在八宫初度三十三分十一秒五十四微。火星运行到和黄道垂直的位置,在四宫十七度五十一分五十四秒七微。剩下的就看日躔(就是太阳运行的轨迹)了。
【推土、木、火星法】
咱们要算出冬至那天,天体的位置,还有太阳的位置。
要算出三个星体(土星、木星、火星)运行到平行的位置,得先把它们每天平行的距离乘以天数,再减去整周天数的秒数,剩下的就是宫度分,这就是积日平行。然后把这个积日平行加上星体原本的平行位置,就能得到星体在这一年的根基位置(如果是在上一年算,就得减)。再把星体每天平行的距离乘以距离冬至的天数,把结果和年根加起来,就能得到星体在这一年的平行位置。
要算出三个星体运行到最高点的位置,得先把它们每天最高点运行的距离乘以天数,再把结果加上星体原本在最高点的位置,就能得到星体在这一年的最高点根基位置(如果是在上一年算,就得减)。再把星体每天最高点运行的距离乘以距离冬至的天数,把结果和年根加起来,就能得到星体在这一年的最高点位置。
要算出三个星体运行到和黄道垂直的位置,得先把它们每天垂直运行的距离乘以天数,再把结果加上星体原本在垂直位置的位置,就能得到星体在这一年的垂直位置根基位置(如果是在上一年算,就得减)。再把星体每天垂直运行的距离乘以距离冬至的天数,把结果和年根加起来,就能得到星体在这一年的垂直位置。
要算出三个星体最初运行的位置,先把星体的平行位置减去最高点位置,得到一个引数。然后用平面三角形计算,用均轮半径减去本轮半径作为对正角的边长,用引数作为其中一个角,算出对引数角的边长和另一个角的边长。再用平面三角形计算,用对引数角的边长加上均轮通弦(怎么算通弦,看月离那部分)作为小边,用另一个角的边长加上或减去地球到天球中心的距离(如果引数在三宫到八宫之间就减,在九宫到二宫之间就加)作为大边,正角夹在这两条边之间,算出对小边角的角就是初均数。同时算出对正角的边长就是次轮中心到地心的距离。最后用初均数加上或减去星体的平行位置(如果引数在一宫到五宫之间就减,在六宫到十一宫之间就加),就能得到星体最初运行的位置。
首先,我们要算出行星的本道运行度数。先把今天太阳的运行度数减去行星最初的运行度数,得到一个差值,这就是行星到太阳的距离(也就是日距)。然后,我们用一个平面三角形来计算:以行星的均轮中心到地心的距离为三角形的一边,以行星的本轮半径为另一边(火星的本轮半径会随着时间变化,计算方法后面再详细说明),日距就是这两边所夹的外角(如果超过半周,就用360度减去它)。通过计算,我们可以得到行星在均轮上的平均度数,以及行星到地心的距离。最后,把这个平均度数加上或减去行星最初的运行度数(加减取决于行星最初的运行方向),就能得到行星在本道上的实际运行度数。
接下来,我们要计算火星的本轮实际半径。我们假设火星本轮的半径是两千万(单位自定),然后用比例法计算:火星本轮半径为一率,火星高低差为二率,均轮中心到火星最低点距离的正矢为三率(这个距离要先用180度减去),就能算出火星的高低差。同样地,我们用太阳本轮半径(假设为两千万)为一率,太阳高低差为二率,今天太阳的日距正矢为三率(超过半周的要先用360度减去),就能算出太阳的高低差。最后,把火星最小本轮半径加上这两个高低差,就得到了火星本轮的实际半径。
然后,我们来计算行星在黄道上的运行度数。先把行星最初的运行度数减去它的正交运行度数,得到它到黄道交点的距离(也就是次轮中心到黄道交点的距离)。然后,我们用比例法:以地心到行星轨道的距离为一率,本道与黄道交角的余弦为二率,到黄道交点距离的正切为三率,就能算出正切值。查表得到对应的黄道度数,再用这个黄道度数减去到黄道交点的距离,就得到升度差。最后,把这个升度差加到或减去行星在本道上的运行度数(如果到黄道交点的距离小于90度或大于270度就减,否则就加),就能得到行星在黄道上的实际运行度数。
最后,我们计算行星的视纬度。先用比例法:地心到行星轨道的距离为一率,本道与黄道交角的正弦为二率,到黄道交点距离的正弦为三率,算出正弦值,查表得到初始纬度。再用比例法:地心到行星轨道的距离为一率,初始纬度的正弦为二率,行星到地心的距离为三率,算出正弦值,查表得到行星到黄道的距离。最后,用比例法:行星到地心的距离为一率,行星到黄道的距离为二率,地心到行星轨道的距离为三率,算出正弦值,查表得到行星的视纬度,并判断其南北(如果到黄道交点的距离在1到180度之间,则在黄道北,否则在黄道南)。
最后,还要计算黄道上的星宿度数和日期,以及当日的运行情况。
咱们要算这三颗星(土星、木星、火星)啥时候会合,啥时候会离,得先看看它们和太阳的位置关系。你看,它们跟月亮一样,也有合和离的时候, “求交宫时刻,同月离”。
首先,得算出这三颗星能看见的极限范围。要看它们在黄道上跟太阳是同宫同度,这就是“合伏”。合伏之后,星离太阳越来越远,在东方出现,这就是“晨见”,然后它移动的速度越来越慢,慢到停下来,再往回走,这就是“留退”。 它退行到离太阳大概半周的时候,就是“退冲”,第二天晚上就能看见,叫“夕见”。然后它又慢慢地开始往前走,速度越来越快,最后又靠近太阳,就看不见了,“夕不见”。 这三颗星能看见的范围,土星是11度,木星是10度,火星是11.5度。
要算出具体能看见的范围,得用三角函数算。先算出星在黄道上的位置和它离太阳的距离,再用赤道、地平线、黄道的交角,以及春分秋分点的位置,算出星的高度。 这里面要用到好多三角形,根据已知的角和边,算出未知的角和边,最后算出星离太阳的黄道距离。如果星星正好在黄道上,那这个距离就是它的极限范围。“若星当黄道无距纬,即为定限度。” 如果星星不在黄道上,还得考虑它离黄道的距离(纬度),加加减减再算一次,才能得到最终的可见范围。 算出来之后,看看星离太阳的距离和这个极限范围是不是差不多,如果在合伏之前,那就是某天晚上看不见;在合伏之后,那就是某天早上能看见。
接下来,算算这三颗星啥时候合,啥时候退冲。 要算合的时候,就看太阳啥时候快追上星星了,那就是合的那天;太阳已经超过星星了,那就是合的第二天。“求三星合伏时刻,视太阳实行将及本星实行,为合伏本日;已过本星实行,为合伏次日。” 算具体时间,得用太阳一天的运行速度减去星星一天的运行速度,然后用跟算月亮圆缺一样的方法算出来。
最后算退冲的时间。 看星星在黄道上离太阳大概半周远的时候,就是退冲的那天;超过半周了,就是退冲的第二天。“求三星退冲时刻,视本星黄道实行与太阳实行相距将半周,为退冲本日;已过半周,为退冲次日。” 算时间的方法,是把太阳和星星一天的运行速度加起来,再用跟刚才一样的方法算。
咱们先算个时间差,用两颗星一天的运行距离相加减,(两颗星一起走就减,一颗往前一颗往后就加),算出一个比例,再把一天分成两份,两颗星之间的距离算作第三个比例,最后算出第四个比例,也就是它们距离最近时精确到几分之几,用时间乘以这个比例,就能算出来。五星连珠的时候也是这么算的。
接下来是金星的具体数据:每天平行运行3548秒,还剩一点点,大约是0.000003305169;最高速度是每十分秒2.271095秒;伏见(注:此处伏见指金星在特定位置)每天平行运行2219秒,还剩一点点,大约是0.000004311886;金星本轮半径是231962;均轮半径是88852;次轮半径是7224850;次轮面与黄道的交角是3度29分;金星平行时应该在初宫初度20分19秒18微;最高点应该在六宫一度33分31秒4微;伏见时应该在初宫18度38分13秒6微。
水星的数据也来一下:每天平行运行距离和金星一样;最高速度是每十分秒2.881193秒;伏见每天平行运行11184秒,还剩一点点,大约是0.00001165248;本轮半径是567523;均轮半径是114632;次轮半径是3850000;水星次轮中心在大距时,与黄道的交角是5度40分;次轮中心在正交时,与黄道的交角,北边是5度5分10秒,比大距时多34分50秒;南边是6度31分2秒,比大距时多51分2秒;次轮中心在中交时,与黄道的交角,北边是6度16分50秒,比大距时多36分50秒;南边是4度55分32秒,比大距时多44分28秒;水星平行时应该和金星一样;最高点应该在十一宫3度3分54秒54微;伏见时应该在十宫一度13分11秒17微,剩下的就看日行度了。
最后,咱们说说怎么推算金星和水星的位置:先算出冬至那天,金星、水星和地球在同一条线上;再算出金星和水星的平行运行距离,和火星、木星、土星的距离对比一下;再算出金星和水星运行到最高点时的距离,也和火星、木星、土星对比一下;再算出金星和水星伏见时的平行运行距离,和它们各自的平行运行距离对比一下;最后算出金星和水星正交运行时的距离,把它们最高点时的距离算出来,金星减去16度,水星加减六宫,就能算出来了。
首先,咱们算金星的初始运行位置。先用金星本身的数值算出它的平均位置,然后根据金星的运行轨迹进行加减运算,就能得到金星的初始运行位置。同时,还要算出金星的次轮中心到地心的距离,土星、木星、火星也是同样的计算方法。
接下来算水星的初始运行位置。这要用到平面三角形。用本轮半径和均轮半径作为两条边,用数值的三倍作为夹角(如果超过半周,就用全周减去超出的部分)。然后算出对角的边长以及它与均轮半径的夹角。再用另一个平面三角形,本轮半径为大边,刚才算出的对角边为小边,夹角是均轮半径的夹角加上或减去均轮中心到最低点的距离。(如果数值不到半周,就用半周减去它;如果超过半周,就减去半周,得到均轮中心到最低点的距离。加减的方法取决于数值的三倍是否超过半周,没超过就加,超过就减。)这样就能算出夹角,然后算出对小边的角,这就是水星的平均位置。同时,还能算出对角边,也就是次轮中心到地心的距离。最后,把水星的平均位置加上或减去水星的运行轨迹(从初宫到五宫是减,从六宫到十一宫是加),就能得到水星的初始运行位置。
然后是金星和水星的伏见位置(指行星运行到特定位置)。找到金星和水星的伏见位置,然后加上或减去它们的平均位置(初宫到五宫是加,六宫到十一宫是减),就能得到结果。
接下来算金星和水星在黄道上的运行位置。用平面三角形,一边是次轮中心到地心的距离,一边是次轮半径,夹角是伏见位置(超过半周就用全周减去超出的部分)。算出次轮半径的夹角,也就是次平均位置,以及对角边,也就是行星到地心的距离。然后,把次平均位置加上或减去初始运行位置(伏见位置从初宫到五宫是加,从六宫到十一宫是减),就能得到行星在黄道上的运行位置。
最后,算金星和水星到交点的距离。用初始运行位置减去行星的正常运行位置,得到到交点的距离。再加上伏见位置,就能得到行星到下一个交点的距离。
首先,咱们要算金星和水星的纬度。用地球半径当作第一个比例,然后用行星轨道平面和黄道面的交角的正弦值当作第二个比例,再用行星在轨道上到交点距离的正弦值当作第三个比例。把这三个比例算出来,得到第四个比例,也就是正弦值,查表就能找到行星的轨道纬度。接下来,再用地球半径当作第一个比例,行星轨道纬度的正弦值当作第二个比例,行星轨道半径当作第三个比例,算出第四个比例,就是行星到黄道面的距离。最后,用行星到地心的距离当作第一个比例,行星到黄道面的距离当作第二个比例,地球半径当作第三个比例,算出第四个比例,也就是正弦值,查表就能得到行星的视纬度,就能确定它是位于黄道的北边还是南边了。(初宫到五宫是黄道北,六宫到十一宫是黄道南。)
接下来算水星的实际交角。用一千万(半径)作为第一个比例,交角的秒数作为第二个比例(九宫到二宫用正交角的秒数,三宫到八宫用中交角的秒数,也要看它在黄道的南北位置),再用行星在轨道上到交点距离的正弦值作为第三个比例,算出第四个比例,就是交角的差值。然后把这个差值加减到已知的交角上。(九宫到二宫,如果星在黄道北边就加,南边就减;三宫到八宫则反过来。)这样就得到水星的实际交角了。
然后算黄道上的度数和日期,这和每天行星运行的位置有关;还要算行星经过某个宫的时刻,这和每月行星与地球的距离有关。
最后,咱们要算金星和水星的晨昏可见的界限。行星运行到和太阳同一宫同一度数时就合而伏不见了,合伏之后,行星逐渐远离太阳;傍晚在西方顺行,顺行速度逐渐变慢,慢到极点就停止,然后开始逆行。刚开始逆行时,它逐渐靠近太阳,傍晚就看不见了,再次和太阳同一宫同一度数时就合而退伏。之后它又逐渐远离太阳,早晨在东方可见。逆行速度也逐渐变慢,慢到极点就停止,然后开始顺行。刚开始顺行时,速度逐渐加快,又逐渐靠近太阳,直到合而伏不见,早晨也看不见了。金星的可见界限是五度,水星是十度。确定这个界限的方法和土星、木星、火星一样,看行星和太阳的距离是否接近这个界限。比如,在合伏前的某一天,就是某一天早晨看不见;合伏后的某一天,就是某一天傍晚可见;合退伏前的某一天,就是某一天傍晚看不见;合退伏后的某一天,就是某一天早晨可见。
首先,咱们得算出金星和水星合伏(也就是两者在天球上看起来很接近)的具体时间。方法呢,跟算月亮朔望(也就是新月和满月)的时间差不多,就是看这两颗星的运行即将和太阳的运行重合的那一天,以及已经重合的第二天,然后根据它们的位置推算出精确的时间。
接下来是算金星和水星合退伏(也就是两者运行方向相反,看起来距离越来越远)的时间。这回的方法和算土星、木星、火星冲(也就是这些行星和太阳在天球上位置相差180度)的时间一样,也是看太阳的运行即将和这两颗星的运行方向相反的那一天,以及已经相反的第二天,再推算出精确时间。
【恒星用数】 这部分是关于恒星位置计算的。
咱们要根据日躔(太阳在黄道上的运行)来推算恒星的位置。具体来说,先算出恒星的黄道经度。方法是:用观测年份减去康熙壬子年(康熙皇帝在位期间的一个年份),得到一个数值,再用这个数值乘以一个岁差(由于地球自转轴的摆动导致恒星位置缓慢变化的数值),算出度分,然后把这个度分加到康熙壬子年恒星表上记录的恒星经度,就得到该恒星在观测年份的经度。 要算恒星的赤道经度和纬度,就要用到球面三角形计算。用恒星到黄极(天球上北极点)的距离、黄赤大距(黄道和赤道之间的最大夹角)以及恒星到夏至点(太阳在黄道上运行到最北点)的距离作为已知条件,通过三角函数计算出恒星到黄极的角距离。如果在夏至点之前,直接用这个角距离;如果在夏至点之后,就用360度减去这个角距离。从星纪宫(二十八宿之一)的起始点开始计算,就能得到恒星的赤道经度。赤道纬度呢,则是通过计算得到另一个角距离,再减去象限(90度)得到。减去象限后是正数就是北纬,是负数就是南纬。
最后,咱们要算出“中星”(也就是在观测时刻位于天球子午圈上的恒星)。 首先,用观测时刻的分钟数作为一个比例系数。然后,用观测日太阳的运行位置减去次日太阳的运行位置,得到另一个比例系数。再把设定的观测时刻换算成分钟数,作为第三个比例系数。通过这三个比例系数,计算出第四个比例系数,把它加到观测日太阳的运行位置上,就得到观测时刻太阳的黄道经度。然后,用球面三角形计算出太阳的赤道经度。再根据观测时刻(一秒相当于十五秒赤道度,以此类推),加减半周(180度),如果小于半周就加半周,大于半周就减半周,得到观测时刻太阳距离正午点的角度。把这个角度加到太阳的赤道经度上,就能得到观测时刻正午的赤道经度。最后,找到赤道经度与观测年份恒星赤道经度相同的恒星,这颗星就是“中星”。