卷七 极星测量

浑仪浑象与极星

原文
天文家有浑仪测天之器设于崇台以候垂象则古机衡是也浑象象天之器以水激之或以水银转之置于密室与天行相符张衡陆绩所为及开元中置于武成殿者皆此器也皇祐中礼部试机衡正天文之器赋举人皆杂用浑象事试官亦自不晓为高等汉以前皆以北辰居天中故谓之“极星”自祖亘以机衡考验天极不动处乃在极星之末犹一度有余熙宁中余受诏典领历官杂考星历以机衡求极星初夜在窥管中少时复出以此知窥管小不能容极星游转乃稍稍展窥管候之凡历三月极星方游于窥管之内常见不隐然后知天极不动处远极星犹三度有余每极星入窥管别画为一图图为一圆规乃画极星于规中具初夜中夜后夜所见各图之凡为二百余图极星方常循圆规之内夜夜不差余于熙宁历奏议中叙之甚详

注释

浑仪也叫浑天仪我国古代测定天体位置的一种仪器在支架上固定着两个互相垂直的圈分别代表地平和子午圈在其内还有若干个能绕一条和地轴平行的轴转动的圈它们分别代表赤道黄道时圈黄经圈等在可转动的圈上附有可绕中心旋转的窥管用以观测天体

崇台高台

伺望侦察这里是“观测”的意思

垂象(天空)显现的星象

机衡有的版本校作“玑衡”玑衡璇玑玉衡的简称据胡道静先生考证东汉一部分人认为璇玑玉衡就是浑天仪后人研究认为这是错误的尽管文献记载中浑天仪的历史可追溯到唐尧时代(见隋书·天文志春秋文耀钩)但是都不可靠李约瑟的中国科学技术史根据先秦时代“以管窥天”的成语推测当时的观测仪器仅是一个简单的望筒直到两汉时代它的规格才渐渐完备起来另外古代常将浑象和浑仪两者总称为浑天仪直到隋唐以后才比较明显地将它们加以区别

象天模拟天象象征这里有“模拟”“演示”“验证”的意思

张衡东汉科学家文学家字平子河南南阳西鄂(今河南南阳石桥镇)人他精通天文历算创制了世界上最早用水力推动的浑象仪和测定地震的地动仪并第一次正确地解释了月食的成因他在文学方面也是才华出众的所创作的赋和诗在文学史有一定的地位

陆绩字公纪三国吴郡吴县(今江苏苏州)人精通天文历算曾制造过浑象仪

礼部试唐代的进士考试本由吏部员外郎主持到开元二十四年(736年)改由尚书省的礼部侍郎主持通称省试此后历代沿袭科举遂为礼部专职因此称在京城举行的会试为礼部试亦称礼闱

科举考试的等第这里用为动词是“考官判定名次”的意思

祖亘即祖暅祖冲之之子

典领历官沈括于宋神宗熙宁五年(1072年)提举司天监之职“典领历官”即指此事

复出指所观测的北极星移动并离开了窥管的视野

凡历三月一共经过了三个月时间

另外

圆规这里指圆圈

这里指极星按圆圈路线移动

熙宁历奏议沈括于熙宁八年(1075年)上呈奉元历时所写的奏议

译文

天文学家有浑天仪是观测天文现象的仪器设置于高台上以观察天象即古代所称的玑衡又有浑象是模拟天球的仪器用水冲击或用水银泄漏作动力使它转动设置于密室之中以与天球的运行相符合张衡陆绩所造及唐开元中置于武成殿的天文仪器都是这种器物本朝皇祐年间礼部举行贡举的省试用了玑衡正天文之器赋的考题举人们都杂用浑仪浑象的典故主持考试的官员自己也不明白二者的区别遂将这类答卷列入高等名次的评定范围汉代以前人们都以为北辰星处在北天的正中位置所以称之为“极星”自从祖暅用玑衡加以观测验证才发现北天极点不动的位置实在北极星所在天区的尽头其视觉定位距北极星还有一度多熙宁年间我受命提举司天监掌领历法官的职事曾杂考星象历法用浑天仪观测考求北极星的位置夜初时分北极星在窥管中不多时候就游出于窥管之外了以此知道窥管太小不能容纳北极星游动转行的范围于是渐渐扩展窥管来观测它如此历时共三个月才使得北极星完全在窥管中游动始终看得见而不会再隐去然后知道北天极点不动的位置距离北极星最远还有三度多当时每当北极星进入窥管就另外画一张图图为一正圆形于是画北极星的运动位置于圆形中凡是初夜中夜后夜所见的位置都具备分别画在图上这样共制出二百多张图北极星才一直在设定的圆形内循环运动运行轨迹夜夜不差我在熙宁历奏议对此有详细的叙述

二十八宿

原文
予编校昭文书时详定浑天仪官长问予“二十八宿多者三十三度少者止一度如此不均何也”予对曰天事本无度推历者无以寓其数乃以日所行分天为三百六十五度有奇(日平行三百六十五日有余而一期天故以一日为一度也)既分之必有物记之然后可窥而数于是以当度之星记之循黄道日之所行一期当者止二十八宿星而已(度如伞橑当度谓正当伞橑上者故车盖二十八弓以象二十八宿则予浑仪奏议所谓“度不可见可见者星也”日月五星之所由有星焉当度之画者凡二十有八谓之舍舍所以挈度所以生数也)今所谓距度星者是也非不欲均也黄道所由当度之星止有此而已

注释

参与

奇(jī)零头余数

一期一个周期

黄道古代天文学上指太阳视运动在天球上的轨迹

橑(lǎo)通“轑”撑起伞或车盖的弓形木架俗称伞弓车盖弓等

经由经过之处

划分界限

二十八宿又称二十八舍“宿”“舍”同义盖取义于日月五星舍止之处

距度星二十八宿的每一宿实际上都表示一个星空区域其中被选为测量标志的一颗星即被称距度星也称距星距星的距度(与相邻距星的度数之差)代表各宿星区的广度

译文

我在编校昭文馆书籍时曾参与详细审定浑天仪的工作官长问我“二十八宿之间的距离多的有三十三度少的只有一度如此不均匀为什么呢”我回答说天体运行本无所谓“度”是推算历法者无从运用他们的推算数据才按太阳每年所行经的轨道划分周天为三百六十五度多一点(太阳运行平均三百六十五天多一点为一个周期所以周天也以太阳每天所行的距离为一度)既要划分周天必然要有参照物作标记然后才可以测量和运算于是便以正好在黄道附近可以作为分度界点的星体为标志太阳沿着黄道运行一周可以当做分度界点的星体也不过二十八宿的代表星官而已(分度的界线就像撑伞的弓形架条“当度”指正好处在伞弓上所以车盖有二十八条弓架用以象征二十八宿这也就是我在浑仪奏议中所说的“度是不可见的可见的是星”五星所经之处都有许多可见的星而正好可以作为分度界点的大概有二十八宿的星官且称之为“舍”“舍”就是用来提领分度和产生度数的)现在所称的距度星就是这种代表星并非是天文学家不想均匀划分而是在太阳所行经的黄道上可以作为分度标志的星体只有这些罢了

日月之形

原文
又问予以“日月之形如丸如扇若如丸则其相遇岂不相碍”余对曰“日月之形如丸何以知之以月盈亏可验也月本无光犹银丸日耀之乃光光之初生日在其傍故光侧而所见才如钩日渐远则斜照而光稍满如一弹丸以粉涂其半侧视之则粉处如钩对视之则正圜此有以知其如丸也气也有形而无质故相值而无碍

注释

弹丸圆球形

团扇圆形

阻碍限于科学认知能力宋代人普遍认为太阳月亮都在天上它们到地面的距离是相同的所以才会有当它们碰到一起时会不会互相阻碍的疑问

盈亏指月盈月亏即月亮的圆缺

耀照耀照射

文中用作动词是“发光”的意思

光之初生月光初现时这里是指阴历每月初只能看到一道月牙

通“旁”

光侧指阳光从侧面照射月球

稍满指随着太阳的移动人们可以见到月球被阳光照亮的地方逐渐增大变圆

正圜正圆同“圆”

气体古人误认为日月都是由气体组成的

实体

相值相遇遇到

译文

官长又问我以这一问题“太阳和月亮的形状是像个圆球呢还是像把扇子呢如果像个圆球那么它们相遇又怎会不互相妨碍”我回答说“太阳和月亮的形状像个圆球何以知道它们是这样子以月亮的盈亏就可以验证月亮本来不发光譬如一个银球太阳照耀它它才发光月光初生的时候是太阳在它旁边照射所以光在它的侧面人们能够看到的月光面就仅仅像个弯钩太阳渐渐远离月亮则斜照过来月光就逐渐变得圆满犹如一颗弹丸用白粉把它的表面涂抹一半从旁边看去则涂了粉的地方如同弯钩对着涂粉的一半正面看去则还是正圆由此可见太阳和月亮都像个圆球太阳和月亮都是由气凝结而成的有形状而无质体所以相遇也没有妨碍

古之繇辞

原文
古之卜者皆有繇辞周礼三兆“其颂皆千有二百”如“凤凰于飞和鸣锵锵”“间于两社为公室辅”“专之渝攘公之羭一薰一莸十年尚犹有臭”“如鱼竀尾衡流而方羊裔焉大国灭之将亡阖门塞窦乃自后逾”“大横庚庚余为天王夏启以光”之类是也今此书亡矣汉人尚视其体今人虽视其体而专以五行为主三代旧术莫有传者

注释

繇(zhòu)辞据龟甲上的裂纹来判断吉凶的语词

三兆指玉兆瓦兆原兆一般认为它们指三部上古占卜的书

兆象

三代

译文

古代用龟甲占卜的人都有繇辞周礼三兆中“其颂都有一千二百条繇辞”如“凤凰于飞和鸣锵锵”“间于两社为公室辅”“专之渝攘公之羭一薰一莸十年尚犹有臭”“如鱼竀尾衡流而方羊裔焉大国灭之将亡阖门塞窦乃自后逾”“大横庚庚余为天王夏启以光”这类都是繇辞(沈括所引五段繇辞前四段出自左传最后一段出自史记)现今这一类的书都失传了汉代人还是存有这种看龟甲上的裂纹下繇辞的旧制现今的人虽然也观察龟甲上的裂纹却全用五行学说来进行阐释周的旧术没人能传承

张子信观天象

原文
北齐张子信候天文凡月前有星则行速星多则尤速月行自有迟速定数然遇行疾者其前必有星如子信说亦阴阳相感自相契耳

译文

北齐时的张子信观测天象发现凡是月亮的前面有行星时月亮就运行迅速行星多时就尤其迅速月亮运行的快慢自有定数然而运行迅速的时候其前方必定有行星就像张子信所说这也是因为阴阳互相感应而自相契合

捕鼠木钟馗

原文
庆历有一术士姓李多巧思尝木刻一“舞钟馗高二三尺右手持铁简以香饵置钟馗左手中鼠缘手取食则左手扼鼠右手运简毙之以献荆王王馆于门下会太史言月当蚀于昏时李自云“有术可禳”荆王试使为之是夜月果不蚀王大神之即日表闻诏付内侍省问状李云“本善历术崇天历蚀限太弱此月所蚀当在浊中以微贱不能自通始以机巧干荆邸今又假禳以动朝廷耳”诏送司天监考验李与判监楚衍推步日月蚀遂加蚀限二刻李补司天学生至熙宁元年七月日辰蚀东方不效却是蚀限太强历官皆坐谪令监官周琮重修复减去庆历所加二刻苟欲求熙宁日蚀而庆历之蚀复失之议久纷纷卒无巧算遂废明天复行崇天至熙宁五年卫朴造奉元历始知旧蚀法止用日平度故在疾者过之在迟者不及二历加减皆不曾求其所因至是方究其失

注释

庆历宋仁宗赵祯年号(1041-1048年)

术士古代有时指儒生有时指道术之士文中指懂得天文历法卜算与某方面技艺的人

钟馗传说中的一个专门打鬼的判官

铁简文中指狭长的铁板子

荆王宋神宗的弟弟赵頵

禳(ránɡ)迷信的人用祈祷的办法消除灾难

崇天历宋代所用历法之一分别用于1024-1064年和1068-1074年

蚀限即食限指日食限和月食限辞海“在朔日月球中心离白道和黄道的交点使日食成为可能的极限角距离叫‘日食限’距离在15°21′(下限)以内必发生日食在18°31′(上限)以外无日食在望日地影中心离白道和黄道的交点使月食成为可能的极限角距离叫做‘月食限’月食的上限为12°15′下限为9°30′在上下限之间可能发生日偏食或月偏食

荆邸文中指荆王府邸

楚衍宋代开封阼城人精于天文历法曾补司天监学生进司天监丞崇天历的参与编制者

司天学生司天监的下级官员

辰时指上午7时至9时

不效没有应验与推算的时间不符

因某事受牵连而受处罚或被定罪

贬官文中指受降职处罚

周琮宋英宗时任殿中丞判司天监曾主持编制明天历

明天明天历宋英宗治平元年(1064年)由周琮等编制而成应用于1065-1067年

熙宁五年1072年熙宁宋神宗赵顼年号(1068-1077年)

卫朴宋代人平民出身为沈括举荐编制了奉元历

奉元历宋代历法之一为平民卫朴编制应用于1075-1093年

译文

宋仁宗庆历年间有一个姓李的术士多有奇思妙想他曾经刻制了一个能动的木头人叫“舞钟馗”(木头人)有二三尺高右手拿着一根铁板条左手里放着喷香的诱饵当老鼠顺着木头人的手爬上去吃诱饵的时候它的左手就会紧紧抓住老鼠右手会挥动铁板条将老鼠打死姓李的术士把这个木头人送给了荆王荆王就把他留下来做了门客(后来有一次)恰巧碰到太史说黄昏时刻会发生月食姓李的术士自己(出来)说“我有办法使月食消除”荆王就试着让他去消除月食那天月食果然没有发生荆王感到非常神奇当天就将此事上奏朝廷皇帝便下令由内侍省来询问这件事的具体情况姓李的术士说“我本来就善于历法知道崇天历对食限的角度定得过小了这次月食的位置应该在地平线以下因为自己出身寒微不能自己将此事上报官府所以才做了一个设置了机关的木头人借机进了荆王府现在又假借能够消除月食来引起朝廷注意罢了”皇帝于是下令将姓李的术士送到司天监对他的说法进行检验姓李的术士同司天监长官楚衍一道推算日食月食于是把食限增加了两刻姓李的术士也因此而得以补司天学生的职务(但是)到了宋神宗熙宁元年七月的一天按推算当天早上要发生日食却没有应验恰恰是食限增大了的缘故于是历法官们都因此而被降职皇帝下令司天监官周琮重新修正历法他又减去了庆历年间所加的二刻食限(这样一来)如果算准了熙宁年间的这次日食庆历年间的那次月食就又算不准了(如此这般)争论了很久始终没有一个巧妙的算法于是废掉了明天历又重新采用崇天历直到熙宁五年卫朴编制了奉天历才知道过去推算日月食时只用了太阳运行的平均速度所以当太阳运行速度较快时就超过了当太阳运行速度较慢时又会达不到崇天历明天历两种历法对食限的加减都没有探究寻找到产生偏差的真正原因直到这次才弄清了产生偏差的原因所在