◎天文二

　　△儀象

　　漢創(chuàng)渾天儀，謂即璣衡遺制，唐、宋皆仿為之。至元始有簡儀、仰儀、闚幾、景符等器，視古加詳焉。明於北京齊化門內(nèi)倚城筑觀象臺(tái)，仿元制作渾儀、簡儀、天體三儀，置於臺(tái)上。臺(tái)下有晷景堂、圭表、壺漏，清初因之?？滴醢四辏プ嬗帽O(jiān)臣南懷仁言，改造六儀，曰黃道經(jīng)緯儀、赤道經(jīng)緯儀、地平經(jīng)儀、地平緯儀、紀(jì)限儀、天體儀。五十二年，復(fù)將地平經(jīng)、緯合為一儀。乾隆九年，高宗御制璣衡撫辰儀，并安置臺(tái)上。今考各形制用法，悉著於篇。

　　黃道經(jīng)緯儀，儀之圈有四，各分四象限，限各九十度。其外大圈恒定而不移者，名天元子午規(guī)，外徑六尺，規(guī)面厚一寸三分，側(cè)面寬二寸五分，規(guī)之下半夾入於云座。仰載之半圈，前后正直子午，上直天頂，中直地平。從地平上下按京師南北兩極出入度分，定赤道兩極。次內(nèi)為過極至圈，圈周平分處，各以鋼樞貫於赤道二極。又依黃赤大距度，於過極至圈上定黃道南北極。距黃極九十度安黃道圈，與過極至圈十字相交，各陷其中以相入，令兩圈為一體，旋轉(zhuǎn)相從。黃道圈之兩側(cè)面，一為十二宮，一為二十四節(jié)氣。其兩交，一當(dāng)冬至，一當(dāng)夏至。次內(nèi)為黃道經(jīng)圈，則以鋼樞貫於黃極焉。圈之徑為圓軸，圍三寸。軸之中心立圓柱為緯表，與經(jīng)圈側(cè)面成直角，而黃道圈經(jīng)圈上各設(shè)游表，儀頂更設(shè)銅絲為垂線。全儀以雙龍擎之，復(fù)為交梁以立龍足。梁之四端，各承以獅，仍置螺柱以取平。垂線有偏側(cè)，則轉(zhuǎn)螺柱，垂線正，則儀正矣。用法，欲求某星黃道經(jīng)緯度，須一人於黃道圈上查先所得某星之經(jīng)緯度分，其上加游表，而過南北軸中柱，表對(duì)星定儀；又一人用游表於經(jīng)圈上過柱，表對(duì)所測(cè)之星，游移取置，則經(jīng)圈上游表之指線定某星緯度。又定儀查黃道圈兩表相距之度分，即某星之經(jīng)度差?；驕y(cè)日月，以距星為比，亦如之。

　　赤道經(jīng)緯儀，儀有三圈，外大圈者，天元子午規(guī)也。以一龍南向而負(fù)之。規(guī)之分度定極，皆與黃道儀同。去極九十度安赤道圈，與子午規(guī)十字相交，恒定不動(dòng)。圈內(nèi)規(guī)面及上側(cè)面皆鋟二十四時(shí)，時(shí)各四刻。外規(guī)面分三百六十度，內(nèi)安赤道經(jīng)圈。以南北極為樞，而可東西游轉(zhuǎn)，與赤道圈內(nèi)規(guī)面相切。經(jīng)圈徑為圓軸，軸中心立圓柱，以及游表、垂線、交梁、螺柱等法，皆同黃道儀。用法，若測(cè)日時(shí)刻，則赤道圈上用時(shí)刻游表，即通光耳，對(duì)於南北軸表，視赤道圈內(nèi)游表所指，即時(shí)刻分秒。若諸曜經(jīng)度，用兩通光耳，即兩徑表，在赤道圈上一定一游。一人從定耳窺南北軸表，與先得星相參測(cè)之；一人以游耳轉(zhuǎn)移遷就，而窺本軸表與所測(cè)參相直，視兩耳間應(yīng)赤道圈上之度分，即兩經(jīng)度之差也。緯度亦以通光耳於經(jīng)圈上轉(zhuǎn)移而遷就焉。務(wù)欲令目與表與所測(cè)相參直，視本耳下經(jīng)圈在赤道或南或北之度分，即所測(cè)距赤道南北之度分也。

　　地平經(jīng)儀，儀只一地平圈，全徑六尺，其平面寬二寸五分，厚一寸二分。分四象限，各九十度。以四龍立於交梁以承之。梁之四端，各施取平之螺柱。梁之交處安立柱，高與地平圈等，適當(dāng)?shù)仄饺χ行?。又於地平圈上東西各立一軸，約高四尺，柱各一龍，盤旋而上，從柱端各伸一爪，互捧圓珠。下有立軸，其形扁方，空其中如窗欞，以安直線。軸之上端入於珠，下端入立柱中心，令可旋轉(zhuǎn)。而軸中之線，恒為天頂之垂線焉。又為長方橫表，長如地平圈，全徑厚一寸，寬一寸五分，中心開方孔管於立軸下端，使隨立軸旋轉(zhuǎn)。復(fù)剡其兩端令銳，以指地平圈之度分。又自兩端各出一線，而上會(huì)於立軸中直線之頂，成兩三角形。凡有所測(cè)，則旋轉(zhuǎn)游表，使三線與所測(cè)參相直，乃視表端所指，即所測(cè)之地平經(jīng)度也。

　　地平緯儀，即象限儀，蓋取全圓四分之一以測(cè)高度者也。其弧九十度，其兩邊皆圓半徑，長六尺。兩半徑交處為儀心。儀架東西立柱，各以二龍拱之。上架橫梁，又立中柱上管於橫梁，令可轉(zhuǎn)動(dòng)儀心，上指儀之兩邊，一與中柱平行，一與橫梁平行。又於儀心立短圓柱以為表，又加窺衡，長與半徑等，上端安於儀心，剡其下端，以指弧面度分，更安表耳。有所測(cè)，乃以窺衡上下游移，從表耳縫中窺圓柱，令與所測(cè)相參直。其衡端所指度分，即所測(cè)之地平緯度也。

　　紀(jì)限儀，弧面為全圓六分之一，分六十度。一弧一幹，幹長六尺，即全圓之半徑。弧之寬二寸五分，幹之左右，細(xì)云糾縵纏連，所以固之。幹之上端有小衡，與幹成十字。儀心與衡兩端皆立圓柱為表，弧面設(shè)游表。承儀之臺(tái)，約高四尺，中植立柱，以系儀之重心，則左右旋轉(zhuǎn)，高低斜側(cè)，無所不可，故又名百游儀焉。用法，測(cè)兩曜，不論黃赤經(jīng)緯，而求大圈相距之度，一人從衡端耳表窺中心柱表，對(duì)定此曜；又一人從游耳表向中心柱表窺彼曜相參直，視衡端至游耳表下度分，即兩曜相距度分也。

　　天體儀，儀為圓球，徑六尺，宛然穹象，故以天體名之。中貫鋼軸，露其兩端，以屬於子午規(guī)之南北極，令可轉(zhuǎn)運(yùn)。座高四尺七寸。座上為地平圈，寬八寸。當(dāng)子午處各為闕，以入子午規(guī)。闕之度與子午規(guī)之寬厚等，則兩圈十字相交，內(nèi)規(guī)面恰平，而左右上下環(huán)抱乎儀。周圍皆空五分，以便高弧游表進(jìn)退。又安時(shí)盤於子午規(guī)外，徑二尺，分二十四時(shí)。以北極為心，其指時(shí)刻之表，亦定於北極，令能隨天體轉(zhuǎn)移，又能自轉(zhuǎn)焉。座下復(fù)設(shè)機(jī)輪，運(yùn)轉(zhuǎn)子午規(guī)，使北極隨各方出地升降，各方天象隱見之限，皆可究觀矣。

　　地平經(jīng)緯合儀，經(jīng)儀中心立柱安緯儀。用法，旋轉(zhuǎn)緯儀，對(duì)定所測(cè)游表，於緯儀上得緯度；視緯儀邊切經(jīng)儀之處，即得經(jīng)度：一測(cè)而兩得焉。

　　璣衡撫辰儀，儀制三重，其在外者，即古六合儀，而不用地平圈，其正立雙環(huán)為子午圈。兩面皆刻周天三百六十度，自南北極起，初度至中要九十度，是為天經(jīng)。斜倚單環(huán)為天常赤道圈，兩面皆刻周日十二時(shí)，以子正午正當(dāng)子午雙環(huán)中空之半，而結(jié)於其中要，是為天緯。其南北二極皆設(shè)圓軸，軸本實(shí)於子午雙環(huán)中空之間，而軸內(nèi)向，以貫內(nèi)二重之環(huán)。其下承以云座，仰面正中開雙槽以受雙環(huán)，東面正中開云窩以受垂線。下面置十字架，施螺旋以取平。架之東西兩端各植龍柱，龍口銜珠，開孔以承天常赤道卯酉之兩軸，依觀象臺(tái)測(cè)定南北正線，將座架安定，則平面之四方正。又依京師北極出地度分，上數(shù)至成一象限，即天頂。依南極入地度分，下數(shù)成一象限，即地心。於天頂施小釘懸垂線，而垂適當(dāng)?shù)匦?，又適切於雙環(huán)之面。線末垂球，又適當(dāng)云窩，不即不離，則上下正立面之四方亦正，而地平已在其中。

　　次其內(nèi)即古三辰儀，而不用黃道圈。其貫於二極之雙環(huán)，為赤極經(jīng)圈。兩極各設(shè)軸孔，以受天經(jīng)之軸，兩面皆刻周天三百六十度。結(jié)於赤極圈之中要，與天常赤道平運(yùn)者，為游旋赤道圈，兩面皆刻周天三百六十度，與宗動(dòng)天赤道旋轉(zhuǎn)相應(yīng)。自經(jīng)圈之南極，作兩象限弧以承之，使不傾墊。

　　次最內(nèi)即古四游儀，貫於二極之雙環(huán)，為四游圈，兩面皆刻三百六十度。定於游圈之兩極者為直距，綰於直距之中心者為窺衡。游圈中要設(shè)直表，以指經(jīng)度及時(shí)，窺衡右旁設(shè)直表，以指緯度。別設(shè)借弧指時(shí)度表、立表、平行立表、平行借弧表，以濟(jì)所測(cè)之窮。又設(shè)綰經(jīng)度表、綰時(shí)度表、平行線測(cè)經(jīng)度表，以期兩測(cè)之合。

　　其數(shù)，子午圈外徑六尺三寸，內(nèi)徑五尺六寸六分，環(huán)面闊三寸二分，厚九分，中空一寸。天常赤道外徑六尺一寸二分，內(nèi)徑五尺六寸四分，環(huán)面闊二寸四分，厚一寸四分。赤極經(jīng)圈外徑五尺五寸六分，內(nèi)徑五尺一寸二分，環(huán)面闊二寸八分，厚八分，中空一寸二分。游旋赤道外徑五尺五寸六分，內(nèi)徑五尺一寸二分，環(huán)面闊二寸二分，厚一寸二分。四游圈外徑五尺，內(nèi)徑四尺六寸八分，環(huán)面闊一寸六分，厚七分，中空一寸四分。直距長如圓之通徑，闊一寸六分，厚七分，中空一寸四分。窺衡長四尺七寸二分，方一寸二分，中空一寸。上下兩端施方銅蓋，厚五分，內(nèi)三分，方一寸，入於管中，外二分，方一寸二分，齊於管面，中心開圓孔。

　　指時(shí)度表，通長七寸三分，本長一寸六分，形如方筒，入於四游雙環(huán)中空之間，闊一寸四分，橫帶長三寸二分，闊五分，兩端各钅句回二分，扣於環(huán)面之外。表長五寸二分，闊一寸。其指時(shí)度之邊線，對(duì)方筒之正中，下端二寸四分，厚三分，切於游旋赤道之面，以指度分。上端二寸八分，厚二分，切於天常赤道之面，以指時(shí)刻。

　　指緯度表，其形兩曲，安於窺衡之右面。底長三寸，闊九分，曲橫七分，與四游環(huán)之厚等。又曲長一寸七分，切於四游環(huán)之外面，從中線減闊之半，所以指緯度也。

　　借弧指時(shí)度表，其本方筒及橫帶長闊并與前指時(shí)度表同。橫帶之下，自左向右，立安弧背一道，長九寸三分，闊一寸二分，厚一分六釐。弧背之末，平安指時(shí)度表，除弧背之厚，長五寸二分，闊一寸。計(jì)自表本方筒之中線至指時(shí)度表之內(nèi)邊，長六寸七分，當(dāng)游旋赤道之十五度，當(dāng)天常赤道之一小時(shí)。

　　立表二座，形直底平，表高底長各三寸二分，闊九分，厚一分。一表向上開長方孔，長一寸，中留直線，又上五分開圓孔，徑四分，中留十字線，安於窺衡之上端。一表依前度下開直縫，上開小圓孔，安於窺衡下端，各對(duì)衡面中線，以螺旋結(jié)之。

　　平行立表二座，形曲底平，底盤長四寸，闊一寸二分，厚一分，中空三寸二分，闊九分。表曲如勾股。股直如立表，高三寸二分，闊九分。勾橫連於股末，長五寸，闊九分，橫植於底盤之末。底盤中空，冒於立表底盤之外，以掐表固之。

　　平行借弧表，制如平行立表，而倒正異。一表上植於衡面，高四寸一分零八毫，一表自衡面下垂，長六寸二分零八毫。距表端下六分開圓孔，又下五分開長方孔，皆與立表制同。

　　綰經(jīng)度表，通長四寸，闊一寸四分。其本方筒長一寸六分，高一寸八分，入於四游雙環(huán)之間，以左右螺旋固之。其末上下二面，以夾游旋赤道，上面闊七分，減本之半，與窺衡中線相直，下面以螺旋固之。

　　綰時(shí)度表，內(nèi)外二截，內(nèi)截上下內(nèi)三面，綰於游旋赤道之內(nèi)規(guī)。上面之末，承於外截之下，開二方孔，以受外截之方足，下面以螺旋固之。外截上下外三面，綰於天常赤道之外規(guī)。上面之末，覆於內(nèi)截之上，下面以螺旋固之。

　　平行線測(cè)經(jīng)度表，於直距南北極之兩端，各安銅版，如工字形，正方二寸八分，與直距二面之分等。兩要各缺一長方，長一寸六分，闊七分，扣於直距中空之間。中心開圓孔，貫於天經(jīng)之軸。四隅距中心一寸九分，各安立柱，圓頂開孔，以穿直線，與直距中徑平行。下安小環(huán)，以為結(jié)赤經(jīng)平行線之用。又按距星宮度，於游旋赤道安赤經(jīng)平行線表，其制上畫半圓，內(nèi)容半方，自對(duì)角斜線起，初度至橫徑為四十五度，其中直徑與指度表之邊線相參直。半圓中心安二游表，各長二寸，距中心一寸九分。邊留小臍，中開小圓孔，以線穿之。上端系於北極銅版對(duì)角之兩環(huán)，下端貫於南極銅版對(duì)角之兩環(huán)，各以垂球墜之。

　　用法，測(cè)日時(shí)刻，以四游圈東西推轉(zhuǎn)，窺衡南北低昂，令日光透孔圓正，視四游圈下指時(shí)度表臨天常赤道某時(shí)刻，即得。若日景為赤道所礙，則用窺衡上立表測(cè)之，令表兩孔正透，仍於指時(shí)度表視時(shí)刻。或?yàn)辇堉K，則用平行立表測(cè)之，亦於指時(shí)度視時(shí)刻。若指時(shí)度表為子午圈所礙，則易用借弧指時(shí)度表，次用平行立表。測(cè)定日景，視借弧指時(shí)度表所指時(shí)刻，加一小時(shí)，即得。測(cè)經(jīng)度，取所知正午前后一恒星，以其赤道經(jīng)度之對(duì)沖，用綰經(jīng)度表於游旋赤道綰定四游圈。又任設(shè)一時(shí)，用綰時(shí)度表，於其時(shí)之對(duì)沖，綰天常赤道。乃將四游圈帶定游旋赤道，用窺衡測(cè)準(zhǔn)距星，隨之左旋。候至所設(shè)時(shí)刻，視綰時(shí)度表對(duì)游旋赤道某宮度分，即日赤道經(jīng)度。或以本時(shí)太陽赤道經(jīng)度，用綰時(shí)度表於游旋赤道綰定，又以所設(shè)時(shí)刻之對(duì)沖，於天常赤道綰定。候至所設(shè)時(shí)刻，用四游窺測(cè)月星，乃視指時(shí)度表所指游旋赤道宮度，加半周，即得所測(cè)月星赤道經(jīng)度。測(cè)兩曜相距經(jīng)度，用平行線測(cè)經(jīng)度表於游旋赤道初宮初度安定，令一人用此平行線表、左兩線、右兩線，并窺定距西之曜，隨之左旋；一人用四游窺衡測(cè)距東之曜，視指時(shí)度表所指游旋赤道之度分，即所測(cè)兩曜相距赤道經(jīng)度也。測(cè)緯度，凡得經(jīng)度時(shí)，隨察指緯度表所指四游圈之度分，即得所測(cè)赤道緯度。其有所礙，皆如測(cè)時(shí)刻法易之。其近北極之星，則以平行借弧表測(cè)之。