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五星之行有疾舒,日月之交有見匿,求其次舍經劘之會,其法一寓于日。冬至之日,日之端南者也。日行周天而復集於表鋭,凡三百六十有五日四分日之幾一,而謂之歲。周天之體,日別之謂之度。度之離,其數有二:日行則舒則疾,會而均,別之曰赤道之度;日行自南而北,升降四十有八度而迤,別之曰黃道之度。度不可見,其可見者星也。日、月、五星之所由,有星焉。當度之畫者凡二十有八,而謂之舍。舍所以絜度,度所以生數也。度在天者也,為之璣衡,則度在器。度在器,則日月五星可摶乎器中,而天無所豫也。天無所豫,則在天者不為難知也。
自漢以前,為歷者必有璣衡以自驗跡。其後雖有璣衡,而不為歷作。為歷者亦不復以器自考,氣朔星緯,皆莫能知其必當之數。至唐僧一行改《大衍曆法》,始復用渾儀參實,故其術所得,比諸家為多。
臣嘗歷考古今儀象之法,《虞書》所謂璿璣玉衡,唯鄭康成粗記其法,至洛下閎制圓儀,賈逵又加黃道,其詳皆不存於書。其後張衡為銅儀于密室中,以水轉之,蓋所謂渾象,非古之璣衡也。吳孫氏時王蕃、陸績皆嘗為儀及象,其說以謂舊以二分為一度,而患星辰稠穊,張衡改用四分,而復椎重難運。故蕃以三分為度,周丈有九寸五分寸之三,而具黃赤道焉。績之說以天形如鳥卵小橢,而黃、赤道短長相害,不能應法。至劉曜時,南陽孔定製銅儀,有雙規,規正距子午以象天;有橫規,判儀之中以象地;有時規,斜絡天腹以候赤道;南北植干,以法二極;其中乃為游規、窺管。劉曜太史令晁崇、斛蘭皆嘗為鐵儀,其規有六,四常定,以象地,一象赤道,其二象二極,乃是定所謂雙規者也。其制與定法大同,唯南北柱曲抱雙規,下有縱衡水平,以銀錯星度,小變舊法。而皆不言有黃道,疑其失傳也。唐李淳風為圓儀三重:其外曰六合,有天經雙規、金渾緯規、金常規。次曰三辰,轉于六合之內,圓徑八尺,有璿璣規、月游規,所謂璿璣者,黃、赤道屬焉。又次曰四游,南北為天樞,中為游筒可以升降游轉,別為月道,傍列二百四十九交以攜月游。一行以為難用,而其法亦亡。其後率府兵曹梁令瓚更以木為游儀,因淳風之法而稍附新意,詔與一行雜校得失,改鑄銅儀,古今稱其詳確。至道中,初鑄渾天儀于司天監,多因斛蘭、晁崇之法。皇祐中,改鑄銅儀于天文院,姑用令瓚、一行之論,而去取交有失得。
臣今輯古今之說以求數象,有不合者十有三事:
其一,舊說以謂今中國于地為東南,當令西北望極星,置天極不當中北。又曰:天常傾西北,極星不得居中。臣謂以中國規觀之,天常北倚可也,謂極星偏西則不然。所謂東西南北者,何從而得之?豈不以日之所出者為東,日之所入者為西乎?臣觀古之候天者,自安南都護府至浚儀太岳台才六千里,而北極之差凡十五度,稍北不已,庸詎知極星之不直人上也?臣嘗讀黃帝《素書》:「立於午而面子,立於子而面午,至于自卯而望酉,自酉而望卯,皆曰北面。立於卯而負酉,立於酉而負卯,至于自午而望南,自子而望北,則皆曰南面。」臣始不諭其理,逮今思之,乃常以天中為北也。常以天中為北,則蓋以極星常居天中也。《素問》尤為善言天者。今南北才五百里,則北極輒差一度以上;而東西南北數千里間,日分之時候之,日未嘗不出於卯半而入于酉半,則又知天樞既中,則日之所出者定為東,日之所入者定為西,天樞則常為北無疑矣。以衡窺之,日分之時,以渾儀抵極星以候日之出沒,則常在卯、酉之半少北。此殆放乎四海而同者,何從而知中國之為東南也?彼徒見中國東南皆際海而為是說也。臣以謂極星之果中、果非中,皆無足論者。彼北極之出地六千里之間所差者已如是,又安知其茫昧幾千萬里之外邪?今直當據建邦之地,人目之所及者,裁以為法。不足為法者,宜置而勿議可也。
其二曰:紘平設以象地體,今渾儀置於崇台之上,下敢日月之所出,則紘不與地際相當者。臣詳此說雖粗有理,然天地之廣大,不為一台之高下有所推遷。蓋渾儀考天地之體,有實數,有準數。所謂實者,此數即彼數也,此移赤彼亦移赤之謂也。所謂準者,以此準彼,此之一分,則準彼之幾千里之謂也。今台之高下乃所謂實數,一台之高不過數丈,彼之所差者亦不過此,天地之大,豈數丈足累其高下?若衡之低昂,則所謂準數者也。衡移一分,則彼不知其數幾千里,則衡之低昂當審,而台之高下非所當恤也。
其三曰:月行之道,過交則入黃道六度而稍卻,復交則出於黃道之南,亦如之。月行周于黃道,如繩之繞木,故月交而行日之陰,則日為之虧;入蝕法而不虧者,行日之陽也。每月退交二百四十九周有奇,然後復會。今月道既不能環繞黃道,又退交之漸當每日差池,今必候月終而頓移,亦終不能符會天度,當省去月環。其候月之出入,專以曆法步之。
其四,衡上、下二端皆徑一度有半,用日之徑也。若衡端不能全容日月之體,則無由審日月定次。欲日月正滿上衡之端,不可動移,此其所以用一度有半為法也。下端亦一度有半,則不然。若人目迫下端之東以窺上端之西,則差幾三度。凡求星之法,必令所求之星正當穿之中心。今兩端既等,則人目游動,無因知其正中。今以鈎股法求之,下徑三分,上徑一度有半,則兩竅相覆,大小略等。人目不搖,則所察自正。
其五,前世皆以極星為天中,自祖恆以璣衡窺考天極不動處,乃在極星之末猶一度有餘。今銅儀天樞內徑一度有半,乃謬以衡端之度為率。若璣衡端平,則極星常游天樞之外;璣衡小偏,則極星乍出乍入。令瓚舊法,天樞乃徑二度有半,蓋欲使極星游于樞中也。臣考驗極星更三月,而後知天中不動處遠極星乃三度有餘,則祖恆窺考猶為未審。今當為天樞徑七度,使人目切南樞望之,星正循北極樞裡周常見不隱,天體方正。
其六,令瓚以辰刻、十干、八卦皆刻於紘,然紘平正而黃道斜運,當子、午之間,則日徑度而道促;卯、酉之際,則日迤行而道舒。如此,辰刻不能無謬。新銅儀則移刻於緯,四游均平,辰刻不失。然令瓚天中單環,直中國人頂之上,而新銅儀緯斜絡南北極之中,與赤道相直。舊法設之無用,新儀移之為是。然當側窺如車輪之牙,而不當衡規如鼓陶,其旁迫狹,難賦辰刻,而又蔽映星度。
其七,司天銅儀,黃、赤道與紘合鑄,不可轉移,雖與天運不符,至于窺測之時,先以距度星考定三辰所舍,復運游儀抵本宿度,乃求出入黃道與去極度,所得無以異於令瓚之術。其法本於晁崇、斛蘭之舊制,雖不甚精縟,而頗為簡易。李淳風嘗謂斛蘭所作鐵儀,赤道不動,乃如膠柱。以考月行,差或至十七度,少不減十度。此正謂直以赤道候月行,其差如此。今黃、赤道度,再運游儀抵所舍宿度求之,而月行則以月曆每日去極度算率之,不可謂之膠也。新法定宿而變黃道,此定黃道而變宿,但可賦三百六十五度而不能具余分,此其為略也。