制定歷法的人各有自己的淵源,史書應該詳盡采錄,使后世有參考的依據(jù)。
如《太初歷》起源于音律,《大衍歷》發(fā)端于蓍卜,都詳細見于本歷志。
《授時歷》以測量檢駿推算焉宗旨,祇求與天相合,不牽強附會音律、卦爻。
然而它立法的依據(jù).數(shù)據(jù)的出處,以及日晷影長、行星度數(shù),都有完整的書籍。
郭守堃、查履謙的傳中,有書名可考。
《元史》全沒有采錄,現(xiàn)僅存奎盞的《議錄》、《歷經(jīng)》的初稿。
后來改變?nèi)龖始皵?shù)據(jù)表的數(shù)據(jù),和割圓弧矢的方法、平立定三差的來源,都刪去沒有記載。
使作者的精辟見解湮汝無聞,有見識的人都為此感到道憾。
現(xiàn)在根據(jù)《大統(tǒng)歷通軌》及《歷草》等書,稍加編排,首先是歷法原理,其次是數(shù)據(jù)表,再其次是推算。
而歷法原理的細目有七項,是勾股測望,弧矢割圓,黃赤道差,黃赤道內(nèi)外度,白道交周,日月五星平立定三差,里差刻漏。
在北京立四丈高的標尺,冬至日正午,測得影長七丈九尺八寸五分。
隨即用簡儀測得太陽南至地平二十六度四十六分半,焉半弧背。
求得矢度為五度九十一分半。
將周天半徑,減去矢度,剩余五十四度九十六分為股,就是本地離頭頂上太陽的度數(shù)。
用以弦股求勾的方法,求得勾為二十六度十七分六十六秒,就是太陽出地的半弧弦。
在北京立四丈高的標尺,夏至日正午,測得影長一丈一尺七寸一分。
隨即用簡儀測到太陽南至地平七十四度二十六分半,為半弧背。
求得矢度為四十三度七十四分又四分之一。
將周天半徑,減去矢度,剩下十七度十三分二十五秒焉勾,就是本地離頭頂上太陽的度數(shù)。
用以勾弦求股的方法,求得股為五十八度四十五分半,就是太陽出地的半弧弦。
將冬至夏至太陽南至地平的度數(shù)相加,得一百度七十三分,折半得五十度三十六分半,為北京的赤道出地度數(shù)。
以赤道出地度轉(zhuǎn)減周天的四分之一,余四十度九十四分九十三秒七十五微,就是北京的緯度。
周天圓的直徑為一百二十一度七十五分又四分之一。
四分之一不用。
半徑為六十度八十七分半。
又是黃道赤道的大弦。
冬至夏至黃道赤道內(nèi)外半弧背為二十四度。
所測敷取整數(shù)。
冬至夏至黃道赤道弧矢為四度八十四分八十二秒。
黃道赤道大勾為二十三度八十分七十秒。
黃道床道大股為五十六度零二分六十八秒。
半徑內(nèi)減去矢度。
割圓求矢的方法。
將半弧背的度數(shù)自乘,就是半弧背的冪。
將周天圓的直徑自乘,就是上廉。
上廉乘半弧背的冪,就是正實。
上廉乘以天圓直徑,就是益從方。
半弧背乘以二,乘以天圓直徑,就是下廉。
用初商乘上廉,再用益從方減去這個得數(shù),余數(shù)就是從方。
將初商自乘并用下廉減自乘的得數(shù),余數(shù)乘以初商,就是從廉。
從方和從廉相加,就是下法。
下法乘以初商,再用正寅減去此數(shù),如正賞不夠減,就改用初商。
正實還有余數(shù),依次用商除下去。
將初商乘以二,與次商相加并乘以上廉,再用益從方減去乘積,余數(shù)為從方。
將初商和次商相加并自乘,又將初商自乘,然后兩數(shù)相加,再用下廉城此數(shù),余數(shù)用初商的二倍加次商輿之相乘,就是從廉。
從方和從廉相加,就是下法。
下法乘以次商,再用余實堿此數(shù),從而確定次商。
如還有余數(shù),用同樣的方法計算,商的得敷就是矢的度數(shù)。
黃道赤道同用這一度數(shù)。
例如以半弧背一度來求矢的度數(shù)。
方法是:將半弧背一度自乘,得敷為一度,是半弧背的冪。
將天圓直徑一百二十一度又四分之三自乘,得一萬四千八百二十三度零六分二十五秒,就是上廉。
上廉乘以半弧背的冪,得一萬四千八百二十三度零六分二十五秒,就是正實。
上廉又乘天圓直徑,得一百八十萬四千七百零七度八十五分九十三秒七五,就是益從方。
半弧背一度加倍,得二度,乘以天圓直徑得二百四十三度五十分,就是下廉。
初商八十秒。
將初商八十秒乘以上廉一萬四千八百二十三度零六二五,得一百一十八度五八四五,再用益從方一百八十萬四千七百零七度八五九三七五減此數(shù),余一百八+葛四千五百八十九度二七四八七五,就是從方。
又將初商八十秒自乘,得六十四微,再用下廉減此敷,余二百四十三度四九九九三六。
仍然用八十秒乘此余數(shù),得一度九四七九九九四八八,就是從廉。
將從廉和從方相加,共得一百八十萬四千五百九十一度二二二八七四四八八,就是下法。
下法乘以初商,得一萬四千四百三十六度七十二分九七八二九九五九零四,再用正實藏去此數(shù),得余實三百八十六度三十三分二七一七零零四零九六。
次商二秒。
將初商八十秒加倍,得一分六十秒。
加次商二秒,得一分六十二秒,乘以上廉一萬四千八百二十三度零六二五,得二百四十度一三三六一二五,再用益從方減此數(shù),余一百八十萬四千四百六十七度七二五七六二五,就是從方。
又將初商和次商八十二秒自乘,得六十七微。
加上初商八十秒自乘之數(shù),得一秒三十一微,用下廉減此敷,余二百四十三度四九九八六九。
乘以前面所得到的一分六十二秒,得三度九十四分四六九七八七七八,就是從廉。
將從廉和從方相加,得一百八十萬四千四百七十一度六十七分零四六零三七七八,就是下法。
將下法乘以次商,得三百六十度八九四三三四零九二零七五五六,用余實減此敷,還余二十五度四三八三八二九一二零二零四四。
不足一秒舍棄不用,以下同。
求得矢的度數(shù)共八十二秒,剩余部分繼續(xù)用上列方法計算。
求得矢的度數(shù),作為黃道赤道相求及求二者內(nèi)外度的根。
數(shù)據(jù)詳見后文。
求黃道各度之下赤道度數(shù)的方法。
將天圓的半徑減去黃道矢的度數(shù),余數(shù)焉黃道赤道的小弦。
將黃道赤道的小弦,乘以黃道赤道的大股大股見弧矢割圓作為被除數(shù)。
黃道赤道的大弦天圓半徑作為除數(shù)。
兩數(shù)相除,就是黃道赤道的小股。
將黃道的矢自乘作為被除數(shù),以天圓的直徑作為除數(shù),兩數(shù)相除,就是黃道半背弦差。
用黃道積度即黃道半弧背減這個差,余數(shù)就是黃道半弧弦。
將黃道半弧弦自乘作為股的冪,黃道赤道小股自乘作為勾的冪,兩個冪相加,開平方,就是赤道小弦。
將黃道的半弧弦,乘以天圓的半徑也是赤道大弦作為被除數(shù),以赤遒小弦作為除數(shù)與之相除,就是赤道的半弧弦。
將黃道赤道的小股,也是赤道的橫小勾。
用赤道大弦即半徑相乘作為被除數(shù),以赤道小弦作為除數(shù)與之相除,就是赤道橫大勾,再用半徑減赤道橫大勾,余數(shù)就是赤道橫弧矢。
將橫弧矢自乘作為被除數(shù),以直徑作為除數(shù)與之相除,就是赤道的半背弦差。
以半背弦差加赤道半弧弦,就是赤道的度數(shù)。
如黃道半弧背為一度,求赤道的度數(shù)。
方法是:將半徑六十度八十七分五十秒,即黃道赤道大弦。
黃道的矢八十二秒,余六十度八六六八,就是黃道赤道小弦。
將黃道赤道小弦,乘以黃道赤道大股五十六度零二六八,得三千四百一十度一七二零三零二四作為被除數(shù),以黃道赤道大弦六十度八七五作為除數(shù),兩敷相除,得五十六度零一分九十二秒,就是黃道赤道的小股。
又是赤道小勾。
將矢的度數(shù)八十二秒自乘,得六十七微,以天圓直徑一百二十一度七五作為除數(shù),輿之相除得五十五纖,就是黃道半背弦差。
將黃道半弧背一度,減黃道半背弦差,余數(shù)就是半弧弦。
因半背弦差在一微以下,所以不減,就用一度作為半弧弦。
將黃道半弧弦一度自乘,得一度作為股的冪。
黃道赤道小股五十六度零一九二自乘,得三千一百三十八度一五零七六八六四作為勾的冪。
兩個冪相加得三千一百三十九度一五零七六八六四焉弦實,開平方,得五十六度零二八一,就是赤道小弦。
將赤道半弧弦一度,乘以天圓半徑,即赤道大弦。
得六十度八七五作為被除數(shù),以赤道小弦五十六度零二八一作為除敷相除,得一度零八分六十五秒,就是赤道的半弧弦。
將黃道赤道的小股五十六度零一九二,又是赤道小勾。
乘以赤道大弦天圓半徑六十度八七五,得三千四百一十度一六八八作為被除數(shù),以赤道小弦作為除數(shù)相除,得六十度八十六分五十三秒,就是赤道橫大勾。
將天圓半徑六十度八十七分五十秒,減赤道大勾六十度八十六分五十三秒,余九十七秒,就是赤道橫弧矢。
將赤道橫弧矢九十七秒自乘,得九十四微零九,再以天圓直徑作除數(shù)輿之相除,得七十七纖,就是赤道背弦差。
將赤道半弧弦一度零八分六十五秒,加赤道背弦差,就是赤道的度數(shù)。
現(xiàn)在赤道背弦差在一微以下,舍棄不加,就用半弧弦作為度數(shù)。
共求得赤道度數(shù)為一度零八分六十五秒。
其余度數(shù)各自用上面的方法,求到各黃道度數(shù)下的赤道度數(shù),兩敷相減,就得到黃道赤道差,這是冬至夏至后的比率。
春分秋分以后,以赤道度數(shù)求黃道,反過來相求,數(shù)據(jù)都相同。
按郭守敬創(chuàng)立的新方法有五條,其中一條是黃道赤道差,這就是它的數(shù)據(jù)。
舊方法用一百零一度相減相乘。
《授時歷》創(chuàng)立新方法,用勾股、弧矢、方圓、斜直所包含的內(nèi)容,推求黃道赤道的差敷,合乎天象的原理,比古代更嚴密。
只是《至元歷經(jīng)》的記載很筒略,又誤以黃道矢度為積差,黃道矢差為差率,現(xiàn)在予以糾正。
凡是圓周從中間剖開,就成了半圓。
任意切分半圓的一部分,就成了弧矢形,都有弧背,有弧弦,有矢。
切分出弧矢形的一半,就有半弧背,有半弧弦,有矢。
因為弦和矢就生出勾股形,以半弧弦焉勾,半徑減矢的余數(shù)為股,半徑為弦。
勾股內(nèi)又形成小勾股,就有小勾、小股、小弦,而大小可以互相推求,平側(cè)可以互相利用,圓周的道理,這就很切近了。
平線是赤道,斜線是黃道。
因為冬至夏至黃道赤道的距離,生出大勾股。
因為各度黃道赤道的距離,生出小勾股。
外面的大圓是赤道。
從北極俯視,黃道在赤道之內(nèi),有赤道的各度,就有各度的半弧弦,以此生出大勾股。
又各有輿它們相應的黃道半弧弦,以此生出小勾股。
這二者可以互相推求。
按舊史書沒有圖,然而表也是和圓同類的。
現(xiàn)在勾股割圓弧矢的方法,實在是歷算家測算的根本。
沒有圖不能說明問題,因而保留其重要的幾幅。
推算黃道各度距離赤道的內(nèi)外度數(shù)及距離北極遠近的方法。
將天圓半徑減去赤道小弦,余敷就是赤道兩個弦的差。
又是黃道赤道小弧的矢,又是內(nèi)外矢,又是股弦差。
將半徑減去黃道矢的度數(shù),余數(shù)就是黃道赤道的小弦。
將冬至夏至黃道赤道內(nèi)外半弧弦輿黃道赤道小弦相乘作為被除數(shù),以黃道赤道大弦作為除數(shù),即半徑。
輿之相除就是黃道赤道小弧弦。
就是黃道赤道內(nèi)外半弧弦,又是黃道赤道小勾。
將黃道赤道小弧矢自乘,即赤道兩弦的差。
除以直徑,就是半背弦差。
用這個差加黃道赤道小弧弦就是黃道赤道小弧半背,也就是黃道在赤道內(nèi)外的度數(shù)。
根據(jù)黃道在赤道內(nèi)外的度數(shù),如果在盈初縮末象限表內(nèi)就加,在縮初盈末象限表內(nèi)就減,都加減象限表內(nèi)的度數(shù),就得到太陽距離北極的度數(shù)。
如冬至后黃道四十四度,求太陽距離赤道內(nèi)外的度數(shù)及距離北極的度數(shù)。
方法是:將天圓半徑六十度八十七分半,減黃道四十四度時赤道小弦五十八度三十五分六十九秒,余二度五十一分八十一秒,就是黃道赤道小弧矢。
即內(nèi)外矢。
將半徑六十度八七分半,減黃道四十四度時的矢一十六度五十六分八十二秒,余四十四度三十分六十八秒,就是黃道赤道小弦。
將黃道赤道小弦,用冬至夏至時黃道赤道內(nèi)外半弧弦二十三度七十一分輿之相乘,得一千零五十度五十一分四二三八作為被除數(shù),以黃道赤道大弦六十度八七五作為除數(shù)輿之相除,得十七度二十五分六十九秒,即黃道赤道小弧弦。
即內(nèi)外半弧弦。
將黃道赤道小弧矢二度五十一分八十一秒自乘作為被除數(shù),用直徑一百二十一度七十五分與之相除,得五分二十一秒就是背弦差。
用背弦差加黃道赤道小弧弦十七度二十五分六十九秒,得十七度三十分八十九秒,就是冬至夏至前后黃道四十四度時,太陽距離赤道的內(nèi)外度。
將象限九十一度三十一分四十三秒七五,加內(nèi)外度十七度三零八九,得一百零八度六十二分三十二秒七五,就是冬至后黃道四十四度時太陽距離北極的度數(shù)。
推算白道和赤道的降交點距離黃道赤道降交點的最大數(shù)值。
方法是:將寅測到的白道出入黃道內(nèi)外的六度作為半弧弦,又是大圓的弦矢,又是股和弦的差。
將半徑六十度八七五自乘,得三干七百零五度七六五六二五,用矢六度與之相除,得六百一十七度六十三分為股弦的和,再加矢六度,共六百二十三度六十三分,就是大圓直徑。
按法則求得容闊五度七十分,又是小勾。
又以冬至夏至時出入半弧弦二十三度七十一分作為大勾。
以大勾作除數(shù),除大股五十六度零六分五十秒,得二度三十七分就整敷而言為度差。
以度差乘小勾,得小股十三度四十七分八十二秒,就是容半長。
以半徑六十度八七五焉大弦,乘以小勾五度七十分作為被除數(shù),以大勾二十三度七十一分焉除數(shù)輿之相除,得十四度六十三分就是小弦;又是白道赤道降交點距離黃道赤道降交點的半弧弦。
按法則求得半弧背十四度六十六貧,就是白道赤道降交點距離黃道赤道降交點的最大敷值。