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一曰以角求積,以半徑為一率,所知角度正弦為二率,倍兩心差為三率,求得四率為倍兩心差之端,垂綫如己酉。又以半徑為一率,所知角度餘弦為二率,倍兩心差為三率,求得四率為界度積綫,引出之綫如甲酉,倍兩心差之端垂綫為勾自乘。以引出之綫,與甲戌、己戌和如巳醜大徑者相加為股弦和,除之得較。和、較相加折半為己戌弦,與大徑相減為甲戌綫。又以半徑為一率,所知角正弦為二率,甲戌綫為三率,求得四率為戌亥邊。又以小徑為一率,大徑為二率,戌亥邊為三率,求得四率為辰亥邊。又以大半徑寅辰同寅醜為一率,半徑為二率,辰亥邊為三率,求得四率為正弦,對錶得度。又以半周天一百八十度化秒為一率,半圓周三一四一五九二六為二率,所得度化秒為三率,求得四率為比例弧線。又以半徑為一率,大半徑為二率,比例弧線為三率,求得四率為辰醜弧線,與大半徑相乘折半,為寅辰醜分平圓面積。又以大半徑為一率,小半徑為二率,分平圓面積為三率,求得四率為寅戌醜分橢圓面積。乃以寅甲兩心差與戌亥邊相乘折半,與寅戌醜相減,為甲戌、甲醜之間所割面積。此其理具本圖及平三角、弧三角,其法至密。
二曰以積求角,以兩心差減大半徑餘得甲醜綫自乘為一率,中率半逕自乘為二率,甲戌、甲醜之間面積為三率,求得四率為中率面積,如甲氐亢。分橢圓面積為三百六十度,取一度之面積為法除之,即得甲戌、甲醜之間所夾角度,此其理為同式形比例。然甲亢與甲氐同長,甲戌則長於甲醜,以所差不多,借為同數。若引戌至心,甲醜甲心所差實多,仍須用前法求甲戌綫,借甲戌甲心相近為同數求之。
三曰借積求積,以所知面積,如圖之辛甲醜,用一度之面積為法除之,得面積之度。設其度為角度,於倍兩心差之端如庚己醜。以半徑為一率,己角正弦為二率,倍兩心差為三率,求得四率為甲子垂綫。又以半徑為一率,己角餘弦為二率,倍兩心差為三率,求得四率為己子分邊。甲子為勾自乘,己子與大徑相減餘為股弦和,除之得股弦較。和、較相加折半得甲庚綫。又以甲庚綫為一率,甲子垂綫為二率,半徑為三率,求得四率為庚角正弦,得度與己角相加為庚甲醜角。乃用以角求積法,求得庚甲醜面積,與辛甲醜面積相減餘如庚甲辛,又用以積求角法,求得度,與庚甲醜角相加,即得辛甲醜角。
四曰借角求角,以所知面積如前法取為積度,如醜甲丁。設其度為角度,於橢圓心如丁乙辛。以小半徑為一率,大半徑為二率,所設角度正切為三率,求得四率為丁乙癸角正切。對錶得度,乃於倍兩心差之端丙作丙醜綫,即命醜丙甲角如癸乙丁之角度,乃將丙醜綫引長至寅,使醜寅與甲醜等,則丙寅同大徑。又作甲寅綫,成甲寅丙三角形,用切線分外角法求得寅角,倍之為甲丙醜形之醜角,與丙角相加為醜甲丁角。此其理癸乙甲角度多於醜甲丁積度,為子乙癸角度。即以此度當前之補算辛甲庚者,蓋所差無多也。
此四術內凡單言半徑者,皆八綫表一千萬之數。 圖形尚無資料 志二十二 時憲三
康熙甲子元法上 上卷述立法之原,中卷志七政恆星之順軌,下卷志諸曜相距之數。
日躔立法之原:
一,求南北真綫以正面位。用方案極平,作圜數層,植表於圜心取日影。識表末影切圜上者,視左右兩點同在一圜聯為直線,即正東西;取東西線正中向圜心作垂綫,即正南北。於京師以羅針較之,偏東四度餘。 乾隆十七年改為二度三十分。
一,測北極高度以定天體。於冬至前後,用儀器測勾陳大星出地之度,酉時此星在北極之上,候其漸轉而高,至不復高而止。卯時此星在北極之下,候其漸轉而低,至不復低而止。以最高最低之度折中取之,為北極高度。恆星無地半徑差,勾陳距地又高,蒙氣差亦微,其數確準。以此測得申昜春園北極高三十九度五十九分三十秒。
一,求地半徑差以驗地心實高、地面視高之不同。康熙五十四年五月甲子午正,在申昜春園測得太陽高七十三度一十六分零二十三微,同時於廣東廣州府測得太陽高九十度零六分二十一秒四十八微。申昜春園赤道距天頂三十九度五十九分三十秒,廣州府赤道距天頂二十三度十分,偏西三度三十三分。時夏至後八日,日躔最高,用平三角形推得地半徑與太陽距地心比例,如一與一千一百六十二。又康熙五十五年三月丙申午正,在申昜春園測得太陽高五十三度零三分三十八秒一十微,同時於廣東廣州府測得太陽高六十九度五十四分零八秒三十六微。時春分後八日,日躔中距,推得地半徑與太陽距地心比例,如一與一千一百四十二。乃以太陽最高與本天半徑比例數一
0一七九二
0八與地半徑比例數一一六二之比,為太陽最卑與本天半徑比例數九八二
0七九二與地半徑比例之比,得一千一百二十一。既得三限距地心之遠,用平三角形逐度皆推得地半徑差。
一,求黃赤距緯以正黃道。康熙五十三年,於申昜春園累測夏至午正太陽高度,得視高七十三度二十九分十餘秒。加地半徑差五十秒,得實高七十三度三十分。減去本地赤道高五十度零三十秒,餘二十三度二十九分三十秒,為黃赤大距。用弧三角形逐度皆推得距緯。
一,求清蒙氣差以驗地中遊氣映小為大、升卑為高之數。明萬曆間,西人第穀於其國北極出地五十五度有奇,測得地平上最大差三十四分。自地平以上,其差漸少,至四十五度,其差五秒,更高無差。其測算之法,如太陽視高十度三十四分四十二秒,距正午八十三度,於時日躔降婁宮三度三十六分,距赤道北一度二十六分。北極距天頂五十度零三十秒,用距正午、距赤道北、北極距天頂三度,作弧三角形,求得太陽實高十度二十七分五十三秒。與視高相減,又加地半徑差二分五十七秒,得九分四十六秒,為地平上十度三十五分之蒙氣差。本法仍之。
一,測歲實以定平行。康熙五十四年二月癸未午正,於申昜春園測得太陽高五十度零三十二秒三十五微,加地半徑差一分五十六秒零五微,得實高五十度零二分二十八秒四十微。 此所加地半徑差,仍新法算書舊數加之,其實地半徑與太陽距地心比例,高、卑、中距三限,次年始定,覆推無異,故不改也。至求地半徑差,取春分及夏至後八日,亦仍舊算。其實最高之限,累日測得,不在預定。夏至中距之限既未定,歲實亦轉由最卑而得其準。最高最卑之比例,則在交食也。其廣州府偏西度,蓋先測月食時刻得之。 與赤道高五十度零三十秒相減,餘一分五十八秒四十微,為太陽在赤道北之緯度。知春分時在午正前,以此緯度及黃赤大距作弧三角形,推得黃道度四分五十七秒四十三微,為太陽過春分經度。次日午正,複測得緯度,推得太陽過春分一度零四分零六秒零三微,兩過春分度相減餘為一日之行五十九分零八秒二十微,比例得本日春分在巳初三刻十四分十秒四十八微。又康熙五十五年二月戊子午正,於申昜春園測得太陽高四十九度五十四分四十九秒五十一微,依法求之,得本日春分在申初三刻二分五十五秒四十八微。總計兩春分相距三百六十五日五時三刻三分四十五秒,為歲實;為法,除天周,得每日平行。