极星测量

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。