皇朝经世文三编

　　风性表说　　　　　　　
杨毓辉

风者气也气顺时而遭变风因气以转移故其性有疾有徐其势有顺有逆其信有大有小其力有刚有柔然而格致家何以能明其底蕴则以测验之功也一经测验何以竟探厥精微则以器具之妙也盖推验风性之器如风雨表测风器风力表其用皆精请详说之风雨表约有数种极准风雨表创自福而丁轮风雨表创自胡克弯管风雨表创于该路撒克自说风雨表创于米勒那测山者以尼古类氏所造为良航海者以费次来所造为善他如强水风雨表水瓶风雨表波尔敦之金弧风雨表费策之真空盒风雨表浩孙之长尺风雨表莫不精良其表有佛逆有度数有水银管所表空气改变之事为记事点无论风雨燥湿一测可知如空气极燥则下水银高三十一寸定晴则高三十寸五分晴则高三十寸天时不定则高二十九寸五分雨则高二十九寸大雨则高二十八寸五分风雨大作则高二十八寸此为定法而其预卜风雨之事尚有十端一水银上升极迟则知天定能晴二水银升空气燥夏日减热则知将有北风俟雨下天乃晴三升水银空气湿且减热则知将有风雨自北而来四水银升时有南风则知将晴五水银停空气燥冷热得中则知天必久晴如忽然速降必将风雨大作六水银降速时有西风则知大风雨将自北来七水银速降有时北风则知有大风雨若夏为苞冬为雪八水银降空气如湿且加热则知风雨将自南来九水银降空气燥冬日增冷则知将雪十水银降时若前数日天晴而暖则知将雨及大风用能测验极准且其用又甚普即如矿中恒多毒气气之秘也固无虞气之发也即有损若有风雨表则凡毒发及一切危险之事水银必降有时水银高点忽然下落尤宜加意防闲斯可有备无患是其有裨于矿务非浅也农家春耕秋获专赖风雨得时若但凭臆度以为风而未必果风以为雨而未必果雨既有风雨表则风雨皆可先知不难预为布置是其有益于农务良多也船家渔家用之可以避[飓风](则以) 而不致遭危险是又有功于航海格致工艺用之可以测天空知燥湿是更有助于人工然则其用不亦宏乎此风雨表能验风性之说也测风器专测风性其器不一英人陆萍生及林德所制最为简便然陆萍生所制者下端有座座有竖以直轴轴之上端联以四辐辐头有杯如球形其直轴之下端有螺丝能拨动小齿轮小齿轮即拨动大齿轮轮面如时辰表式中有针能指出各轮旋转之数如风小其性缓则旋转之数少风大以及烈风飓风其性疾则旋转之数多故风性刚柔疾徐均能于表面指出其表面宜用四数一指万数一指千数一指百数一指十数试验时先看第一面之万数再看千百十等数量而记之则常年风性如何均可知矣林德所制者异于前器之两端悉用玻璃弯管一端口直一端口向于外中有一板上画分度按在长枢之上能自转动其顶上有对风板恒对正风之方向用法将水装入玻璃管无风时二管水面齐平风来时无论大小两管水即有高低观其高数齐于板上之分度若干即知风性之大小分数寸数也此测风器之验风性之说也不特是也化学家考验矿质就有风力表焉盖研究五金等质所用之灯或炉悉赖吹风而风性必须匀和不可多多则易于误事不可少少则亦不为功于是化学家制表以验风力其表下为木座并连进风管座上连双弯玻璃管管中有水银管旁有度有水银管旁有度数用法将进风管连于灯或炉旁而吹之则不进风时两管水银齐平进风时受风之一边之水银压之向下而对面一管之水银独自升高观水银下若干度则知风力若干大倘水银久不摇动必系风力平匀水银时有高低必为风力参错以此测之百无一失此风力表能验风性之说也尤有说者测验风性其法尚多不但恃乎表也即如测风势流动及方向顺逆只须用片板作风旗竖于长竿轴上下作表针以指定盘之度分则风势之流动顺逆无不知矣如察风性刚柔只须作方尺平板板后有活尺及簧如洋秤式倘有板面正受风而视活尺之分寸则风性之刚柔无不晓矣如考风行速率只须作一器内有螺丝以轴正对风而观螺丝旋转迟速则风行之速率无不明矣呜呼测风之术至今日不诚精且备哉

　　以月离测经度解　　　　　　
叶瀚

测地之法全以三角容广为本其法先求底线再测诸角作细图而地小者则以三角互求用工繁琐碎而需日多若测远地而作图则测天文经纬为便有用电火标者有用星作标者有用月蚀木星土星月蚀作标者有用度时表者西人以度时表为常用然行道日久不能无差而月食又恐他影不准而以电火作标必须有路相通彼此相见之处星代标则必须立秋立冬二夜三夜为妙且历时甚速且又恐难取准木星月蚀则半球同见星台亦测有定时最为便捷而便于航海者则测日及天星之外惟恐莫如以月离测经度之法月离测经度见于侯失勒约翰谈天地学中但言其理未述其法今改西洋行海要术有以月离测经度法其求月距各曜度又求月高度及他曜高度祗是求太阴之一法要知其法最便于航海故天文家设各简法皮生天文书共有二十四家设立太阴消去地心差及气差之度而得相距之法其法亦多矣此其一也其二则以月过午线及他曜过午线时求本处经度此太阴经度因其本动而于某时刻过午线与他恒星过午线则得其相距之较即可定其本地经度较也其三者即为太阴冲恒星求经度月行白道动变甚繁行约一月一周行时或掩星或出二星中间此太阴越度冲恒星之法所由立也以月距他曜考本处经度为太阴之法凡诸曜中惟月行最速大约每二小时之久东行一度每二分时东行一分度故可测月距日度或距恒星与行星度以与通书内三小时月距离于他曜之数相为比较而得本处经度也凡测月距他曜之法有三事为最要其尤要者为太阴与他曜诸星之相距度其余二事为月高度及他曜之高度此三事宜以三人同时测定若一人测三事则宜变同时同测之数其法以一纪限仪测距度别以二象限仪测两高弧又有时表考定时刻纪限仪先期考定仪差推算某日月距他曜之约数以定纪限佛逆纪置于时表近处又先预推两曜约高弧以定两象限佛逆亦置于时表近处先以甲象限测远午线一曜之高纪之又以乙象限测近午线一曜之高候越二分时即定其佛逆纪之次以纪限测距度纪之每进退佛逆一分递测递纪之凡三次再用乙象限测近午线一曜之高越二分时以甲象限测远午线一曜之高俱纪之然后取中时及中距度法以纪限三次所测之距度并而三分之为中距度以时表所得之三数并而三分之为中时此取中时中度之法也有中时中距度可求中高中高乃太阴及太阳或行星及恒时之中高数也法以初日高时次日高时相减为较时以初日高度与次日高度相减为较高以较高度化分后列初测距中时之分又以较时合前共三数开四率比例以较时为一率较高化分为二率以初测距中时为三率比得四率加减分数以初日高时与次日高时相减为时较以初月高度与次月高度相减为较高以初测距中时若干分开比例以较时为一率以较高为二率以初测距中时若干分为三率比得四率加减分为月中高测行星恒星与月距亦如之夫距度取中者以月距他曜移变甚速屡测取中方准也测次数不同故时亦不同取中时者变为同时也取中高者两象限高弧本约定其数屡测于衷始得测定之中度也盖高度者即太阴及太阳各星上下边之高度其余度为距天顶之度比高度之设不过为改正其角度即消去其地心差与蒙气差之用故去测时不必取准太甚也有中时及日中高月中高中距各数而后可推泛高及泛距泛高泛距者太阴及他曜之中心视高度太阴与他曜两心相距之视度也

法以目差四分与日月半径十六分相减得十二分加于日月下环高度得日心视高度即日泛高得月心视高度即月泛高次先于推日月泛高时将本处约东西经化时分西经加东经减得京师本时以其时检航海通书日月半径及月地半径按二十四表二十五表加减之又于第七表高加数即日渐高半径渐大之数加于月半径为月视半径次以日月半径并之加于中距度得两心泛距度泛高泛距者由于地径及蒙气差故也盖诸曜在地平以上有蒙气差能加其实高而日月恒星又各有地半径差能减其实高惟月最近地故月之半径最大大于蒙差故月之视或高低于实高而其所测之距亦与实距不同此泛高泛距之名所由立也以其由地面视之不由地心视之故也有两曜泛高及泛距数可推两曜实距法以地半径验三十四表比例对数[以日](月泛)泛高或星泛高检二十七表余割对数以泛高距检二十八表正弦对数三数相加检三十二表度分为第一数再以地半径比例对数月泛高余割对数及泛距于三十一表之正切对数三数相加于三十二表度分为第二数次取三十三表得第三数以一二三数加于泛距度减去十度为两曜实距既得两曜实距数即可推格令平时法视所得实距在通书本日前后三时之中取前三时之距度横行内比例对数以前三时距度与所距实得度相减为较数检三十四表对数两对数相减检三十四表三时加减于前三时得测时相当之格令此时航海测太阴之通法也此外行海要术尚有他法亦以此为要而算斜弧弧夹角之异不备述也谨考测地绘图附卷第一法为测太阴法第一为借地平[测](则) 法其法取弧两边合垂线此角无气差与地心差也测得太阴倍高度及恒星高度太阴与星高之相距度以太阴倍高度纪限仪指数差折半得太阴下环高度以太阴之半径数减之得太阴心视高数此视高数亦谓之泛高亦谓之中心高盖从地面视之度数也与半象限九十度相减得太阴距极度恒星之高度减去经纬仪指数差视高度也与半象限相减得星距极度此譬以半象限为大圈而各减半象限其角之两边可知亦即其余高度可知也次求太阴与星之相距以太阴本日视半径分数视本日测得视高度数求加分加之为本日太阴半径与太阴星相距为太阴星之两心视距此消去其心差而得两相距之真数也但其南北东西之差尚不能知必就三边求得本角方可消去其差也法以泛距太阴及星距极数三边相加以二约之得二分之申太阴及星距极为余割求其对数再以二分之申减星距极数为正弦求其对数又以二分之申减太阴距极数为正弦求其对数四正弦对数相加以二约之得半角度以二乘之得角度然后改正其距天顶相距之气差地心差太阴视天顶数加气差减地心差得实距天顶数星视天顶相距数加气差得实距天顶数南北之差即气差也而地心之差为斜距欲求其改正之太阴真相距则就测月距上所言诸数为几何度自所得之数以余弦数改正其泛高距角度消去气差及地平视差余者为改正角距之实相距则泛距斜度改为正相距矣既得实距则检通书即知此相距之时为西格令时及中北京时在三时相配之中间以比例数相配前后之三时角度对数相加与测望处之时相较化时为度即得本处之经度必以三时之中间取数通书是日平时其比例对数从九点至子正之较为○所以其第二较亦为○也此测月与他曜相距之法也

又有贝氏楚祇一式女士铁牢之表仅存数不能解也谨案以上测太阴之法最繁而实不能简省最便捷者莫如用太阴与恒星过子午线之法夫祇知月之过午线之时并过别处午线之时亦可推得经度然以恒星为准则可免仪器之差其法以子午仪测月之光边过午线于何时设甲代之遂将通书所记近月道之一二星测其过午线于何时则此星之经度即恒星表之时也既知本表何时等于星之经度则光之经度可推后查通书载北京平时月之光边于何时有此经度设乙代之甲乙之较即此处之经度也赫士者美人也着天文揭要曾述此法与测地绘图测太阴恒星过子午线法同测地说繁不备具之其三测太阴冲恒星之法算法甚繁其冲掩之成因黄白二点交点退行之故盖月黄二道平面交点为月道交点之黄道度若干复将每月测得之数相比约每月退行一度半而二交点之联机每十八年二月二十四日转一周月之升降二交点常向西退盖黄白二角交处不过五度九分之角且白道之平面不恒过日心而黄道之平面常过日心则日之摄力常欲令月改其道之平面过日心故改其行向日而行至过降交点后则行向相反如是屡退则升交点所居移为降交点所居之处南北易向而黄白交角五度九分大带以内之星每十九年必屡为月所掩此一理也若月行一月一周自绕地转其行亦每出二星之间或掩星而过因此可测其冲恒星之时而知其经度惟测太阴冲恒星之法甚为繁重测地绘图曾从立度行船书择其简法亦能得经度其法先从已知本处之时刻并本处经度推算格令回知之平时再从行海历书检得太阳之赤经度太阴之极点相距与半径数与地心差凡此各差必依法或加或减之再将其测望之视时与太阳之赤经度相加则此数之和与星之赤经度相较为星之经线相距将此数以巳命之而星之极点相距以口巳命之其赤经度以未命之改变之余纬度以丑命之太阴之极点相距以寅命之其改正之平视半经差以辛命之其半经以呻命之再将正割三(丑(口巳))余弦三(数与丑)与余切三巳相加再从其和数减去二十即得十唧得申弧之正切其乘方数与三(丑巳)相同再将余割三(丑巳)正弦三(数与丑)余切三巳相加再从其和数减去二十即得乙弧之正切此角常为锐角如求大于巳则甲加乙等于丙弧如求小于乙则甲加乙等于丙弧再将正切丙与余割巳与比例对数辛各相加而从其和数减十位数而得丙弧之比例数如丙弧为等用则口巳加丙等于戊弧如丙为锐角则巳减丁第于戊弧再将余割丑余割巳比例对数辛各相加而将其和数与口巳减下表得其改正之数而以其或正或负之号与戊弧或加或减而令和数或较数为戊则寅与戊之较为巳弧再将申与正弦戊相加将其和数减去十位即得庚弧之比例对数再加巳与呻减巳其二个比例对数加戊弧正弧之倍数将其和之半减去十位数为辛弧之比例对数测太阴之赤经度则其庚在经线西为加数在经线东为减数初冲之时口辛为加数末冲之时口辛为减数太阴赤经度已知之时刻相配格令回知之时刻可在行海历书将此时刻与本处之时刻相比即得本处之经度此得太阴冲恒星求经度之法也既知各求经度之法则内地作图可细量而作细图夫月离测经度其事甚难而法实可凭既得其法则无论在海内居陆地皆可为法以定经度矣