《梦溪笔谈》象数--极星测量


【原文】 天文家有浑仪 (1) ,测天之器,设于崇台 (2) ,以候垂象者 (3) ,则古玑衡是也(4) ;浑象 (5) ,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 (6) ,皆此器也。皇祐中,礼部试《玑衡正天文之器赋》,举人皆杂用浑象事,试官亦自不晓,第为高等 (7) 。汉以前皆以北辰居天中 (8) ,故谓之“极星”。自祖亘以玑衡考验 (9) ,天极不动处,乃在极星之末 (10) ,犹一度有余。熙宁中,予受诏典领历官,杂考星历,以玑衡求极星。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,极星方游于窥管之中,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 (11) ,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。予于《熙宁历奏议》中叙之甚详。

【注释】

(1)浑仪:又称“浑天仪”,古代观测天体位置的仪器。摹写日月星辰于“天盘”上,下设可转动的四游仪以观测,类似现在从地球上观测天空景象的天象仪。

(2)崇台:高台。

(3)候:观测。垂象:指天象。星象附丽于天而下投,古人习称“天垂象”。

(4)玑衡:即璇玑玉衡,浑天仪的前身。后人有时仍用以指浑天仪。

(5)浑象:类似现在的天球仪,即将假设的天球模型化,从“天外”俯视天球及其附丽的天象。

(6)张衡(78—139):字平子,南阳西鄂(今河南召县南)人。东汉著名科学家、文学家。曾任太史令,制造浑象、地动仪等。陆绩(187—219):字公纪,吴县(今江苏苏州)人。仕于吴,精通天文历算,曾作《浑天图》及浑象。

(7)第:次第。此用为动词,指录取排序。

(8)北辰:即北极星,古人习称“极星”。古人言“极”是指天极,言“极星”则指天极区的代表星,然往往会使人误认为二者重合。

(9)祖亘:即祖暅,南朝著名天文历算家祖冲之之子。传承家学,亦曾参与修订历法,并自造浑象。

(10)极星之末:指在北极星所在天区的更远端(末端、顶端、尽头)。

(11)圆规:指用圆规画出的正圆形。

【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,用水冲激,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。如此历时凡三个月,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》中,对此有详细的叙述。