志二

          天文二

    △仪象

    汉创浑天仪,谓即玑衡遗制,唐、宋皆仿为之。至元始有简仪、仰仪、闚几、景符
等器,视古加详焉。明于北京齐化门内倚城筑观象台,仿元制作浑仪、简仪、天体三仪,
置于台上。台下有晷景堂、圭表、壶漏,清初因之。康熙八年,圣祖用监臣南怀仁言,
改造六仪,曰黄道经纬仪、赤道经纬仪、地平经仪、地平纬仪、纪限仪、天体仪。五十
二年,复将地平经、纬合为一仪。乾隆九年,高宗御制玑衡抚辰仪,并安置台上。今考
各形制用法,悉著于篇。

    黄道经纬仪,仪之圈有四,各分四象限,限各九十度。其外大圈恆定而不移者,名
天元子午规,外径六尺,规面厚一寸三分,侧面宽二寸五分,规之下半夹入于云座。仰
载之半圈,前后正直子午,上直天顶,中直地平。从地平上下按京师南北两极出入度分,
定赤道两极。次内为过极至圈,圈周平分处,各以钢枢贯于赤道二极。又依黄赤大距度,
于过极至圈上定黄道南北极。距黄极九十度安黄道圈,与过极至圈十字相交,各陷其中
以相入,令两圈为一体,旋转相从。黄道圈之两侧面,一为十二宫,一为二十四节气。
其两交,一当冬至,一当夏至。次内为黄道经圈,则以钢枢贯于黄极焉。圈之径为圆轴,
围三寸。轴之中心立圆柱为纬表,与经圈侧面成直角,而黄道圈经圈上各设游表,仪顶
更设铜丝为垂线。全仪以双龙擎之,复为交梁以立龙足。梁之四端,各承以狮,仍置螺
柱以取平。垂线有偏侧,则转螺柱,垂线正,则仪正矣。用法,欲求某星黄道经纬度,
须一人于黄道圈上查先所得某星之经纬度分,其上加游表,而过南北轴中柱,表对星定
仪;又一人用游表于经圈上过柱,表对所测之星,游移取置,则经圈上游表之指线定某
星纬度。又定仪查黄道圈两表相距之度分,即某星之经度差。或测日月,以距星为比,
亦如之。

    赤道经纬仪,仪有三圈,外大圈者,天元子午规也。以一龙南向而负之。规之分度
定极,皆与黄道仪同。去极九十度安赤道圈,与子午规十字相交,恆定不动。圈内规面
及上侧面皆锓二十四时,时各四刻。外规面分三百六十度,内安赤道经圈。以南北极为
枢,而可东西游转,与赤道圈内规面相切。经圈径为圆轴,轴中心立圆柱,以及游表、
垂线、交梁、螺柱等法,皆同黄道仪。用法,若测日时刻,则赤道圈上用时刻游表,即
通光耳,对于南北轴表,视赤道圈内游表所指,即时刻分秒。若诸曜经度,用两通光耳,
即两径表,在赤道圈上一定一游。一人从定耳窥南北轴表,与先得星相参测之;一人以
游耳转移迁就,而窥本轴表与所测参相直,视两耳间应赤道圈上之度分,即两经度之差
也。纬度亦以通光耳于经圈上转移而迁就焉。务欲令目与表与所测相参直,视本耳下经
圈在赤道或南或北之度分,即所测距赤道南北之度分也。

    地平经仪,仪只一地平圈,全径六尺,其平面宽二寸五分,厚一寸二分。分四象限,
各九十度。以四龙立于交梁以承之。梁之四端,各施取平之螺柱。梁之交处安立柱,高
与地平圈等,適当地平圈之中心。又于地平圈上东西各立一轴,约高四尺,柱各一龙,
盘旋而上,从柱端各伸一爪,互捧圆珠。下有立轴,其形扁方,空其中如窗棂,以安直
线。轴之上端入于珠,下端入立柱中心,令可旋转。而轴中之线,恆为天顶之垂线焉。
又为长方横表,长如地平圈,全径厚一寸,宽一寸五分,中心开方孔管于立轴下端,使
随立轴旋转。复剡其两端令锐,以指地平圈之度分。又自两端各出一线,而上会于立轴
中直线之顶,成两三角形。凡有所测,则旋转游表,使三线与所测参相直,乃视表端所
指,即所测之地平经度也。

    地平纬仪,即象限仪,盖取全圆四分之一以测高度者也。其弧九十度,其两边皆圆
半径,长六尺。两半径交处为仪心。仪架东西立柱,各以二龙拱之。上架横梁,又立中
柱上管于横梁,令可转动仪心,上指仪之两边,一与中柱平行,一与横梁平行。又于仪
心立短圆柱以为表,又加窥衡,长与半径等,上端安于仪心,剡其下端,以指弧面度分,
更安表耳。有所测,乃以窥衡上下游移,从表耳缝中窥圆柱,令与所测相参直。其衡端
所指度分,即所测之地平纬度也。

    纪限仪,弧面为全圆六分之一,分六十度。一弧一幹,幹长六尺,即全圆之半径。
弧之宽二寸五分,幹之左右,细云纠缦缠连,所以固之。幹之上端有小衡,与幹成十字。
仪心与衡两端皆立圆柱为表,弧面设游表。承仪之台,约高四尺,中植立柱,以系仪之
重心,则左右旋转,高低斜侧,无所不可,故又名百游仪焉。用法,测两曜,不论黄赤
经纬,而求大圈相距之度,一人从衡端耳表窥中心柱表,对定此曜;又一人从游耳表向
中心柱表窥彼曜相参直,视衡端至游耳表下度分,即两曜相距度分也。

    天体仪,仪为圆球,径六尺,宛然穹象,故以天体名之。中贯钢轴,露其两端,以
属于子午规之南北极,令可转运。座高四尺七寸。座上为地平圈,宽八寸。当子午处各
为阙,以入子午规。阙之度与子午规之宽厚等,则两圈十字相交,内规面恰平,而左右
上下环抱乎仪。周围皆空五分,以便高弧游表进退。又安时盘于子午规外,径二尺,分
二十四时。以北极为心,其指时刻之表,亦定于北极,令能随天体转移,又能自转焉。
座下复设机轮,运转子午规,使北极随各方出地升降,各方天象隐见之限,皆可究观矣。

    地平经纬合仪,经仪中心立柱安纬仪。用法,旋转纬仪,对定所测游表,于纬仪上
得纬度;视纬仪边切经仪之处,即得经度:一测而两得焉。

    玑衡抚辰仪,仪制三重,其在外者,即古六合仪,而不用地平圈,其正立双环为子
午圈。两面皆刻周天三百六十度,自南北极起,初度至中要九十度,是为天经。斜倚单
环为天常赤道圈,两面皆刻周日十二时,以子正午正当子午双环中空之半,而结于其中
要,是为天纬。其南北二极皆设圆轴,轴本实于子午双环中空之间,而轴内向,以贯内
二重之环。其下承以云座,仰面正中开双槽以受双环,东面正中开云窝以受垂线。下面
置十字架,施螺旋以取平。架之东西两端各植龙柱,龙口衔珠,开孔以承天常赤道卯酉
之两轴,依观象台测定南北正线,将座架安定,则平面之四方正。又依京师北极出地度
分,上数至成一象限,即天顶。依南极入地度分,下数成一象限,即地心。于天顶施小
钉悬垂线,而垂適当地心,又適切于双环之面。线末垂球,又適当云窝,不即不离,则
上下正立面之四方亦正,而地平已在其中。

    次其内即古三辰仪,而不用黄道圈。其贯于二极之双环,为赤极经圈。两极各设轴
孔,以受天经之轴,两面皆刻周天三百六十度。结于赤极圈之中要,与天常赤道平运者,
为游旋赤道圈,两面皆刻周天三百六十度,与宗动天赤道旋转相应。自经圈之南极,作
两象限弧以承之,使不倾垫。

    次最内即古四游仪,贯于二极之双环,为四游圈,两面皆刻三百六十度。定于游圈
之两极者为直距,绾于直距之中心者为窥衡。游圈中要设直表,以指经度及时,窥衡右
旁设直表,以指纬度。别设借弧指时度表、立表、平行立表、平行借弧表,以济所测之
穷。又设绾经度表、绾时度表、平行线测经度表,以期两测之合。

    其数,子午圈外径六尺三寸,内径五尺六寸六分,环面阔三寸二分,厚九分,中空
一寸。天常赤道外径六尺一寸二分,内径五尺六寸四分,环面阔二寸四分,厚一寸四分。
赤极经圈外径五尺五寸六分,内径五尺一寸二分,环面阔二寸八分,厚八分,中空一寸
二分。游旋赤道外径五尺五寸六分,内径五尺一寸二分,环面阔二寸二分,厚一寸二分。
四游圈外径五尺,内径四尺六寸八分,环面阔一寸六分,厚七分,中空一寸四分。直距
长如圆之通径,阔一寸六分,厚七分,中空一寸四分。窥衡长四尺七寸二分,方一寸二
分,中空一寸。上下两端施方铜★,厚五分,内三分,方一寸,入于管中,外二分,方
一寸二分,齐于管面,中心开圆孔。

    指时度表,通长七寸三分,本长一寸六分,形如方筒,入于四游双环中空之间,阔
一寸四分,横带长三寸二分,阔五分,两端各钅句回二分,扣于环面之外。表长五寸二
分,阔一寸。其指时度之边线,对方筒之正中,下端二寸四分,厚三分,切于游旋赤道
之面,以指度分。上端二寸八分,厚二分,切于天常赤道之面,以指时刻。

    指纬度表,其形两曲,安于窥衡之右面。底长三寸,阔九分,曲横七分,与四游环
之厚等。又曲长一寸七分,切于四游环之外面,从中线减阔之半,所以指纬度也。

    借弧指时度表,其本方筒及横带长阔并与前指时度表同。横带之下,自左向右,立
安弧背一道,长九寸三分,阔一寸二分,厚一分六釐。弧背之末,平安指时度表,除弧
背之厚,长五寸二分,阔一寸。计自表本方筒之中线至指时度表之内边,长六寸七分,
当游旋赤道之十五度,当天常赤道之一小时。

    立表二座,形直底平,表高底长各三寸二分,阔九分,厚一分。一表向上开长方孔,
长一寸,中留直线,又上五分开圆孔,径四分,中留十字线,安于窥衡之上端。一表依
前度下开直缝,上开小圆孔,安于窥衡下端,各对衡面中线,以螺旋结之。

    平行立表二座,形曲底平,底盘长四寸,阔一寸二分,厚一分,中空三寸二分,阔
九分。表曲如勾股。股直如立表,高三寸二分,阔九分。勾横连于股末,长五寸,阔九
分,横植于底盘之末。底盘中空,冒于立表底盘之外,以掐表固之。

    平行借弧表,制如平行立表,而倒正异。一表上植于衡面,高四寸一分零八毫,一
表自衡面下垂,长六寸二分零八毫。距表端下六分开圆孔,又下五分开长方孔,皆与立
表制同。

    绾经度表,通长四寸,阔一寸四分。其本方筒长一寸六分,高一寸八分,入于四游
双环之间,以左右螺旋固之。其末上下二面,以夹游旋赤道,上面阔七分,减本之半,
与窥衡中线相直,下面以螺旋固之。

    绾时度表,内外二截,内截上下内三面,绾于游旋赤道之内规。上面之末,承于外
截之下,开二方孔,以受外截之方足,下面以螺旋固之。外截上下外三面,绾于天常赤
道之外规。上面之末,覆于内截之上,下面以螺旋固之。

    平行线测经度表,于直距南北极之两端,各安铜版,如工字形,正方二寸八分,与
直距二面之分等。两要各缺一长方,长一寸六分,阔七分,扣于直距中空之间。中心开
圆孔,贯于天经之轴。四隅距中心一寸九分,各安立柱,圆顶开孔,以穿直线,与直距
中径平行。下安小环,以为结赤经平行线之用。又按距星宫度,于游旋赤道安赤经平行
线表,其制上画半圆,内容半方,自对角斜线起,初度至横径为四十五度,其中直径与
指度表之边线相参直。半圆中心安二游表,各长二寸,距中心一寸九分。边留小脐,中
开小圆孔,以线穿之。上端系于北极铜版对角之两环,下端贯于南极铜版对角之两环,
各以垂球坠之。

    用法,测日时刻,以四游圈东西推转,窥衡南北低昂,令日光透孔圆正,视四游圈
下指时度表临天常赤道某时刻,即得。若日景为赤道所碍,则用窥衡上立表测之,令表
两孔正透,仍于指时度表视时刻。或为龙柱所碍,则用平行立表测之,亦于指时度视时
刻。若指时度表为子午圈所碍,则易用借弧指时度表,次用平行立表。测定日景,视借
弧指时度表所指时刻,加一小时,即得。测经度,取所知正午前后一恆星,以其赤道经
度之对冲,用绾经度表于游旋赤道绾定四游圈。又任设一时,用绾时度表,于其时之对
冲,绾天常赤道。乃将四游圈带定游旋赤道,用窥衡测准距星,随之左旋。候至所设时
刻,视绾时度表对游旋赤道某宫度分,即日赤道经度。或以本时太阳赤道经度,用绾时
度表于游旋赤道绾定,又以所设时刻之对冲,于天常赤道绾定。候至所设时刻,用四游
窥测月星,乃视指时度表所指游旋赤道宫度,加半周,即得所测月星赤道经度。测两曜
相距经度,用平行线测经度表于游旋赤道初宫初度安定,令一人用此平行线表、左两线、
右两线,并窥定距西之曜,随之左旋;一人用四游窥衡测距东之曜,视指时度表所指游
旋赤道之度分,即所测两曜相距赤道经度也。测纬度,凡得经度时,随察指纬度表所指
四游圈之度分,即得所测赤道纬度。其有所碍,皆如测时刻法易之。其近北极之星,则
以平行借弧表测之。

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