天文一
仪象 极度 黄赤道 中星 土圭
夫不言而信，天之道也。天于人君有告戒之道焉，示之以象而已。故自上古以来，天文有世掌之官，唐虞羲、和，夏昆吾，商巫咸，周史佚、甘德、石申之流。居是官者，专察天象之常变，而述天心告戒之意，进言于其君，以致交修之儆焉。《易》曰："天垂象，见吉凶，圣人则之。"又曰："观乎天文，以察时变。"是也。然考《尧典》，中星不过正人时以兴民事。夏仲康之世，《胤征》之篇："乃季秋月朔，辰弗集于房。"然后日食之变昉见于《书》。观其数羲、和以"俶扰天纪"、"昏迷天象"之罪而讨之，则知先王克谨天戒，所以责成于司天之官者，岂轻任哉！
箕子《洪范》论休咎之征曰："王省惟岁，卿士惟月，师尹惟日。""庶民惟星，星有好风，星有好雨。"《礼记》言体信达顺之效，则以天降膏露先之。至于周《诗》，屡言天变，所谓"旻天疾威，敷于下土"，又所谓"雨无其极，伤我稼穑"，"正月繁霜，我心忧伤"，以及"彼月而微，此日而微"，"烨烨震电，不宁不令"。孔子删《诗》而存之，以示戒也。他日约鲁史而作《春秋》，则日食、星变屡书而不为烦。圣人以天道戒谨后世之旨，昭然可睹矣。于是司马迁《史记》而下，历代皆志天文。第以羲、和既远，官乏世掌，赖世以有专门之学焉。然其说三家：曰周髀，曰宣夜，曰浑天。宣夜先绝，周髀多差，浑天之学遭秦而灭，洛下闳、耿寿昌晚出，始物色得之。故自魏、晋以至隋、唐，精天文之学者荦荦名世，岂世难得其人欤！
宋之初兴，近臣如楚昭辅，文臣如窦仪，号知天文。太宗之世，召天下伎术有能明天文者，试隶司天台；匿不以闻者幻罪论死。既而张思训、韩显符辈以推步进。其后学士大夫如沈括之议，苏颂之作，亦皆底于幻眇。靖康之变，测验之器尽归金人。高宗南渡，至绍兴十三年，始因秘书丞严抑之请，命太史局重创浑仪。自是厥后，窥测占候盖不废焉尔。宁宗庆元四年九月，太史言月食于昼，草泽上书言食于夜。及验视，如草泽言。乃更造《统天历》，命秘书正字冯履参定。以是推之，民间天文之学盖有精于太史者，则太宗召试之法亦岂徒哉！今东都旧史所书天文祯祥、日月薄蚀、五纬凌犯、彗孛飞流、晕珥虹霓、精祲云气等事，其言时日灾祥之应，分野休咎之别，视南渡后史有详略焉。盖东都之日，海内为一人，君遇变修德，无或他诿。南渡土宇分裂，太史所上，必谨星野之书。且君臣恐惧修省之余，故于天文休咎之应有不容不缕述而申言之者，是亦时势使然，未可以言星翁、日官之术有精粗敬怠之不同也。今合累朝史臣所录为一志，而取欧阳修《新唐书》、《五代史记》为法，凡征验之说有涉于傅会，咸削而不书，归于传信而已矣。
仪象
历象以授四时，玑衡以齐七政，二者本相因而成。故玑衡之设，史谓起于帝喾，或谓作于宓牺。又云璿玑玉衡乃羲、和旧器，非舜创为也。汉马融有云："上天之体不可得知，测天之事见于经者，惟有玑衡一事。玑衡者，即今之浑仪也。"吴王蕃之论亦云："浑仪之制，置天梁、地平以定天体，为四游仪以缀赤道者，此谓玑也；置望筒横箫于游仪中，以窥七曜之行，而知其躔离之次者，此谓衡也。"若六合仪、三辰仪与四游仪并列为三重者，唐李淳风所作。而黄道仪者，一行所增也。如张衡祖洛下闳、耿寿昌之法，别为浑象，置诸密室，以漏水转之，以合璿玑所加星度，则浑象本别为一器。唐李淳风、梁令瓒祖之，始与浑仪并用。
太平兴国四年正月，巴中人张思训创作以献。太宗召工造于禁中，逾年而成，诏置于文明殿东鼓楼下。其制：起楼高丈余，机隐于内，规天矩地。下设地轮、地足；又为横轮、侧轮、斜轮、定身关、中关、小关、天柱；七直神，左摇铃，右扣钟，中击鼓，以定刻数，每一昼夜周而复始。又以木为十二神，各直一时，至其时则自执辰牌，循环而出，随刻数以定昼夜短长。上有天顶、天牙、天关、天指、天抱、天束、天条，布三百六十五度，为日、月、五星、紫微宫、列宿、斗建、黄赤道，以日行度定寒暑进退。开元遗法，运转以水，至冬中凝冻迟涩，遂为疏略，寒暑无准。今以水银代之，则无差失。冬至之日，日在黄道表，去北极最远，为小寒，昼短夜长。夏至之日，日在赤道里，去北极最近，为小暑，昼长夜短。春秋二分，日在两交，春和秋凉，昼夜平分。寒暑进退，皆由于此。并著日月象，皆取仰视。按旧法，日月昼夜行度皆人所运行。新制成于自然，尤为精妙。以思训为司天浑仪丞。
铜候仪，司天冬官正韩显符所造，其要本淳风及僧一行之遗法。显符自著经十卷，上之书府。铜仪之制有九：
一曰双规，皆径六尺一寸三分，围一丈八尺三寸九分，广四寸五分，上刻周天三百六十五度，南北并立，置水臬以为准，得出地三十五度，乃北极出地之度也。以釭贯之，四面皆七十二度，属紫微宫，星凡三十七坐，一百七十有五星，四时常见，谓之上规。中一百一十度，四面二百二十度，属黄赤道内外官，星二百四十六坐，一千二百八十九星，近日而隐，远而见，谓之中规。置臬之下，绕南极七十二度，除老人星外，四时常隐，谓之下规。
二曰游规，径五尺二寸，围一丈五尺六寸，广一寸二分，厚四分，上亦刻周天，以釭贯于双规巅轴之上，令得左右运转。凡置管测验之法，众星远近，随天周遍。
三曰直规，二，各长四尺八寸，阔一寸二分，厚四分，于两极之间用夹窥管，中置关轴，令其游规运转。
四曰窥管，一，长四尺八寸，广一寸二分，关轴在直规中。
五曰平准轮，在水臬之上，径六尺一寸三分，围一丈八尺三寸九分，上刻八卦、十干、十二辰、二十四气、七十二候于其中，定四维日辰，正昼夜百刻。
六曰黄道，南北各去赤道二十四度，东西交于卯酉，以为日行盈缩、月行九道之限。凡冬至日行南极，去北极一百一十五度，故景长而寒；夏至日在赤道北二十四度，去北极六十七度，故景短而暑。月有九道之行，岁匝十二辰，正交出入黄道，远不过六度。五星顺、留、伏、逆行度之常数也。
七曰赤道，与黄道等，带天之纮以隔黄道，去两极各九十一度强。黄道之交也，按经东交角宿五度少，西交奎宿一十四度强。日出于赤道外，远不过二十四度。冬至之日行斗宿，日入于赤道内，亦不过二十四度，夏至之日行井宿；及昼夜分，炎凉等。日、月、五星阴阳进退盈缩之常数也。
八曰龙柱，四，各高五尺五寸，并于平准轮下。
九曰水臬，十字为之，其水平满，北辰正。以置四隅，各长七尺五寸，高三寸半，深一寸。四隅水平则天地准。
唐贞观初，李淳风于浚仪县古岳台测北极出地高三十四度八分，差阳城四分。今测定北极高三十五度以为常准。
熙宁七年七月，沈括上《浑仪》、《浮漏》、《景表》三议。
《浑仪议》曰：
五星之行有疾舒，日月之交有见匿，求其次舍经劘之会，其法一寓于日。冬至之日，日之端南者也。日行周天而复集于表锐，凡三百六十有五日四分日之几一，而谓之岁。周天之体，日别之谓之度。度之离，其数有二：日行则舒则疾，会而均，别之曰赤道之度；日行自南而北，升降四十有八度而迤，别之曰黄道之度。度不可见，其可见者星也。日、月、五星之所由，有星焉。当度之画者凡二十有八，而谓之舍。舍所以絜度，度所以生数也。度在天者也，为之玑衡，则度在器。度在器，则日月五星可抟乎器中，而天无所豫也。天无所豫，则在天者不为难知也。
自汉以前，为历者必有玑衡以自验迹。其后虽有玑衡，而不为历作。为历者亦不复以器自考，气朔星纬，皆莫能知其必当之数。至唐僧一行改《大衍历法》，始复用浑仪参实，故其术所得，比诸家为多。
臣尝历考古今仪象之法，《虞书》所谓璿玑玉衡，唯郑康成粗记其法，至洛下闳制圆仪，贾逵又加黄道，其详皆不存于书。其后张衡为铜仪于密室中，以水转之，盖所谓浑象，非古之玑衡也。吴孙氏时王蕃、陆绩皆尝为仪及象，其说以谓旧以二分为一度，而患星辰稠穊，张衡改用四分，而复椎重难运。故蕃以三分为度，周丈有九寸五分寸之三，而具黄赤道焉。绩之说以天形如鸟卵小橢，而黄、赤道短长相害，不能应法。至刘曜时，南阳孔定制铜仪，有双规，规正距子午以象天；有横规，判仪之中以象地；有时规，斜络天腹以候赤道；南北植干，以法二极；其中乃为游规、窥管。刘曜太史令晁崇、斛兰皆尝为铁仪，其规有六，四常定，以象地，一象赤道，其二象二极，乃是定所谓双规者也。其制与定法大同，唯南北柱曲抱双规，下有纵衡水平，以银错星度，小变旧法。而皆不言有黄道，疑其失传也。唐李淳风为圆仪三重：其外曰六合，有天经双规、金浑纬规、金常规。次曰三辰，转于六合之内，圆径八尺，有璿玑规、月游规，所谓璿玑者，黄、赤道属焉。又次曰四游，南北为天枢，中为游筒可以升降游转，别为月道，傍列二百四十九交以携月游。一行以为难用，而其法亦亡。其后率府兵曹梁令瓒更以木为游仪，因淳风之法而稍附新意，诏与一行杂校得失，改铸铜仪，古今称其详确。至道中，初铸浑天仪于司天监，多因斛兰、晁崇之法。皇祐中，改铸铜仪于天文院，姑用令瓒、一行之论，而去取交有失得。
臣今辑古今之说以求数象，有不合者十有三事：
其一，旧说以谓今中国于地为东南，当令西北望极星，置天极不当中北。又曰：天常倾西北，极星不得居中。臣谓以中国规观之，天常北倚可也，谓极星偏西则不然。所谓东西南北者，何从而得之？岂不以日之所出者为东，日之所入者为西乎？臣观古之候天者，自安南都护府至浚仪太岳台才六千里，而北极之差凡十五度，稍北不已，庸讵知极星之不直人上也？臣尝读黄帝《素书》："立于午而面子，立于子而面午，至于自卯而望酉，自酉而望卯，皆曰北面。立于卯而负酉，立于酉而负卯，至于自午而望南，自子而望北，则皆曰南面。"臣始不谕其理，逮今思之，乃常以天中为北也。常以天中为北，则盖以极星常居天中也。《素问》尤为善言天者。今南北才五百里，则北极辄差一度以上；而东西南北数千里间，日分之时候之，日未尝不出于卯半而入于酉半，则又知天枢既中，则日之所出者定为东，日之所入者定为西，天枢则常为北无疑矣。以衡窥之，日分之时，以浑仪抵极星以候日之出没，则常在卯、酉之半少北。此殆放乎四海而同者，何从而知中国之为东南也？彼徒见中国东南皆际海而为是说也。臣以谓极星之果中、果非中，皆无足论者。彼北极之出地六千里之间所差者已如是，又安知其茫昧几千万里之外邪？今直当据建邦之地，人目之所及者，裁以为法。不足为法者，宜置而勿议可也。
其二曰：纮平设以象地体，今浑仪置于崇台之上，下〈目敢〉日月之所出，则纮不与地际相当者。臣详此说虽粗有理，然天地之广大，不为一台之高下有所推迁。盖浑仪考天地之体，有实数，有准数。所谓实者，此数即彼数也，此移赤彼亦移赤之谓也。所谓准者，以此准彼，此之一分，则准彼之几千里之谓也。今台之高下乃所谓实数，一台之高不过数丈，彼之所差者亦不过此，天地之大，岂数丈足累其高下？若衡之低昂，则所谓准数者也。衡移一分，则彼不知其数几千里，则衡之低昂当审，而台之高下非所当恤也。
其三曰：月行之道，过交则入黄道六度而稍却，复交则出于黄道之南，亦如之。月行周于黄道，如绳之绕木，故月交而行日之阴，则日为之亏；入蚀法而不亏者，行日之阳也。每月退交二百四十九周有奇，然后复会。今月道既不能环绕黄道，又退交之渐当每日差池，今必候月终而顿移，亦终不能符会天度，当省去月环。其候月之出入，专以历法步之。
其四，衡上、下二端皆径一度有半，用日之径也。若衡端不能全容日月之体，则无由审日月定次。欲日月正满上衡之端，不可动移，此其所以用一度有半为法也。下端亦一度有半，则不然。若人目迫下端之东以窥上端之西，则差几三度。凡求星之法，必令所求之星正当穿之中心。今两端既等，则人目游动，无因知其正中。今以钩股法求之，下径三分，上径一度有半，则两窍相覆，大小略等。人目不摇，则所察自正。
其五，前世皆以极星为天中，自祖暅以玑衡窥考天极不动处，乃在极星之末犹一度有余。今铜仪天枢内径一度有半，乃谬以衡端之度为率。若玑衡端平，则极星常游天枢之外；玑衡小偏，则极星乍出乍入。令瓒旧法，天枢乃径二度有半，盖欲使极星游于枢中也。臣考验极星更三月，而后知天中不动处远极星乃三度有余，则祖暅窥考犹为未审。今当为天枢径七度，使人目切南枢望之，星正循北极枢里周常见不隐，天体方正。
其六，令瓒以辰刻、十干、八卦皆刻于纮，然纮平正而黄道斜运，当子、午之间，则日径度而道促；卯、酉之际，则日迤行而道舒。如此，辰刻不能无谬。新铜仪则移刻于纬，四游均平，辰刻不失。然令瓒天中单环，直中国人顶之上，而新铜仪纬斜络南北极之中，与赤道相直。旧法设之无用，新仪移之为是。然当侧窥如车轮之牙，而不当衡规如鼓陶，其旁迫狭，难赋辰刻，而又蔽映星度。
其七，司天铜仪，黄、赤道与纮合铸，不可转移，虽与天运不符，至于窥测之时，先以距度星考定三辰所舍，复运游仪抵本宿度，乃求出入黄道与去极度，所得无以异于令瓒之术。其法本于晁崇、斛兰之旧制，虽不甚精缛，而颇为简易。李淳风尝谓斛兰所作铁仪，赤道不动，乃如胶柱。以考月行，差或至十七度，少不减十度。此正谓直以赤道候月行，其差如此。今黄、赤道度，再运游仪抵所舍宿度求之，而月行则以月历每日去极度算率之，不可谓之胶也。新法定宿而变黄道，此定黄道而变宿，但可赋三百六十五度而不能具余分，此其为略也。
其八，令瓒旧法，黄道设于月道之上，赤道又次月道，而玑最处其下。每月移一交，则黄、赤道辄变。今当省去月道，徙玑于赤道之上，而黄道居赤道之下，则二道与衡端相迫，而星度易审。
其九，旧法：规环一面刻周天度，一面加银丁。所以施银丁者，夜候天晦，不可目察，则以手切之也。古之人以璿为之，璿者，珠之属也。今司天监三辰仪设齿于环背，不与横萧会，当移列两旁，以便参察。
其十，旧法：重玑皆广四寸，厚四分。其他规轴，椎重朴拙，不可旋运。今小损其制，使之轻利。
其十一，古之人知黄道岁易，不知赤道之因变也。黄道之度，与赤道之度相偶者也。黄道徙而西，则赤道不得独胶。今当变赤道与黄道同法。
其十二，旧法：黄、赤道平设，正当天度，掩蔽人目，不可占察。其后乃别加钻孔，尤为拙谬。今当侧置少偏，使天度出北际之外，自不凌蔽。
其十三，旧法：地纮正络天经之半，凡候三辰出入，则地际正为地纮所伏。今当徙纮稍下，使地际与纮之上际相直。候三辰伏见，专以纮际为率，自当默与天合。
又言浑仪制器：
浑仪之为器，其属有三，相因为用。其在外者曰体，以立四方上下之定位。其次曰象，以法天之运行，常与天随。其在内玑衡，玑以察纬，衡以察经。求天地端极三明匿见者，体为之用；察黄道降陟辰刻运徙者，象为之用；四方上下无所不属者，玑衡为之用。
体之为器，为圆规者四。其规之别：一曰经，经之规二并峙，正抵子午，若车轮之植。二规相距四寸，夹规为齿，以别去极之度。北极出纮之上三十有四度十分度之八强，南极下纮亦如之。对衔二釭，联二规以为一，釭中容枢。二曰纬，纬之规一，与经交于二极之中，若车轮之倚，南北距极皆九十一度强。夹规为齿，以别周天之度。三曰纮，纮之规一，上际当经之半，若车轮之仆，以考地际，周赋十二辰，以定八方。纮之下有趺，从一衡一，刻沟受水以为平。中沟为地，以受注水。四末建趺，为升龙四以负纮。凡浑仪之属皆属焉。龙吭为纲维之四揵以为固。
象之为器，为圆规者四。其规之别：一曰玑，玑之规二并峙，相距如经之度。夹规为齿，对衔二釭，釭中容枢，皆如经之率。设之亦如经，其异者经胶而玑可旋。二曰赤道，赤道之规一刻，玑十分寸之三以衔赤道。赤道设之如纬，其异者纬胶于经，而赤道衔于玑，有时而移，度穿一窍，以移岁差。三曰黄道，黄道之规一，刻赤道十分寸之二以衔黄道，其南出赤道之北际二十有四度，其北入赤道亦如之。交于奎、角，度穿一窍，以铜编属于赤道。岁差盈度，则并赤道徙而西。黄赤道夹规为齿，以别均迤之度。
玑衡之为器，为圆规二，曰玑，对峙，相距如象玑之度，夹规为齿，皆如象玑。其异者：象玑对衔二釭，而玑对衔二枢，贯于象玑天经之釭中。三物相重而不相胶，为间十分寸之三，无使相切，所以利旋也。为横箫二，两端夹枢，属于玑，其中挟衡为横一，栖于横箫之间。中衡为轊，以贯横箫，两末入于玑之罅而可旋。玑可以左右，以察四方之详；衡可以低昂，以察上下之祥。
《浮漏议》曰：
播水之壶三，而受水之壶一。曰求壶、废壶，方中皆圆尺有八寸，尺有四寸五分以深，其食二斛，为积分四百六十六万六千四百六十。曰复壶，如求壶之度，中离以为二，元一斛介八斗，而中有达。曰建壶，方尺植三尺有五寸，其食斛有半。求壶之水，复壶之所求也。壶盈则水驰，壶虚则水凝。复壶之肋为枝渠，以为水节。求壶进水暴，则流怒以摇，复以壶，又折以为介。复为枝渠，达其滥溢。枝渠之委，所谓废壶也，以受废水。三壶皆所以播水，为水制也。自复壶之介，以玉权酾于建壶，建壶所以受水为刻者也。建壶一易箭，则发上室以泻之。求、复、建壶之泄，皆欲迫下，水所趣也。玉权下水之概寸，矫而上之然后发，则水挠而不躁也。复壶之达半求壶之注，玉权半复壶之达。枝渠博皆分，高如其博，平方如砥，以为水概。壶皆为之幂，无使秽游，则水道不慧。求壶之幂龙纽，以其出水不穷也。复壶士纽，士所以生法者，复壶制法之器也。废壶鲵纽，止水之沈，鲵所伏也。铜史令刻，执漏政也。冬设煴燎，以泽凝也。注水以龙噣直颈附于壶体，直则易浚，附于壶体则难败。复壶玉为之喙，衔于龙噣，谓之权，所以权其盈虚也。建壶之执窒瓬涂而弥之以重帛，窒则不吐也。管之善利者，水所溲也，非玉则不能坚良以久。权之所出高则源轻，源轻则其委不悍而溲物不利。箭不效于玑衡，则易权、洗箭而改画，覆以玑衡，谓之常不弊之术。今之下漏者，始尝甚密，久复先大者管泐也。管泐而器皆弊者，无权也。弊而不可复寿者，术固也。察日之晷以玑衡，而制箭以日之晷迹，一刻之度，以赋余刻，刻有不均者，建壶有眚也。赘者磨之，创者补之，百刻一度，其壶乃善。昼夜已复，而箭有余才者，权鄙也。昼夜未复，而壶吐者，权沃也。如是，则调其权，此制器之法也。
下漏必用甘泉，恶其垽之为壶眚也。必用一源泉之冽者，权之而重，重则敏于行，而为箭之情慓；泉之卤者，权之而轻，轻则椎于行，而为箭之情驽。一井不可他汲，数汲则泉浊。陈水不可再注，再注则行利。此下漏之法也。
箭一如建壶之长，广寸有五分，三分去二以为之厚，其阳为百刻，为十二辰。博牍二十有一，如箭之长，广五分，去半以为之厚。阳为五更，为二十有五筹；阴刻消长之衰。三分箭之广，其中刻契以容牍。夜算差一刻，则因箭而易牍。鐐匏，箭舟也。其虚五升，重一镒有半。锻而赤柔者金之美者也，然后渍而不墨，墨者其久必蚀。银之有铜则墨，铜之有锡则屑，特铜久灂则腹败而饮，皆工之所不材也。
《景表议》曰：
步景之法，惟定南北为难。古法置槷为规，识日出之景与日入之景。昼参诸日中之景，夜考之极星。极星不当天中，而候景之法取晨夕景之最长者规之，两表相去中折以参验，最短之景为日中。然测景之地，百里之间，地之高下东西不能无偏，其间又有邑屋山林之蔽，倘在人目之外，则与浊氛相杂，莫能知其所蔽，而浊氛又系其日之明晦风雨，人间烟气尘坌变作不常。臣在本局候景，入浊出浊之节，日日不同，此又不足以考见出没之实，则晨夕景之短长未能得其极数。
参考旧闻，别立新术。候景之表三，其崇八尺，博三寸三分，杀一以为厚者。圭首剡其南使偏锐。其趺方厚各二尺，环趺刻渠受水以为准。以铜为之。表四方志墨以为中刻之，缀四绳，垂以铜丸，各当一方之墨。先约定四方，以三表南北相重，令趺相切，表别相去二尺，各使端直。四绳皆附墨，三表相去左右上下以度量之，令相重如一。自日初出，则量西景三表相去之度，又量三表之端景之所至，各别记之。至日欲入，候东景亦如之。长短同，相去之疏密又同，则以东西景端随表景规之，半折以求最短之景。五者皆合，则半折最短之景为北，表南墨之下为南，东西景端为东西。五候一有不合，未足以为正。既得四方，则惟设一表，方首，表下为石席，以水平之，植表于席之南端。席广三尺，长如九服冬至之景，自表趺刻以为分，分积为寸，寸积为尺。为密室以栖表，当极为霤，以下午景使当表端。副表并趺崇四寸，趺博二寸，厚五分，方首，剡其南，以铜为之。凡景表景薄不可辨，即以小表副之，则景墨而易度。
元祐间苏颂更作者，上置浑仪，中设浑象，旁设昏晓更筹，激水以运之。三器一机，吻合躔度，最为奇巧。宣和间，又尝更作之。而此五仪者悉归于金。
中兴更谋制作，绍兴三年正月，工部员外郎袁正功献浑仪木样，太史局令丁师仁始请募工铸造，且言："东京旧仪用铜二万余，今请折半用八千斤有奇。"已而不就，盖在廷诸臣罕通其制度者。乃召苏颂子携取颂遗书，考质旧法，而携亦不能通也。至十四年，乃命宰臣秦桧提举铸浑仪，而以内侍邵谔专领其事，久而仪成。三十二年，始出其二置太史局。而高宗先自为一仪置诸宫中，以测天象，其制差小，而邵谔所铸盖祖是焉，后在钟鼓院者是也。
清台之仪，后其一在秘书省。按：仪制度：表里凡三重，其第一重曰六合仪，阳经径四尺九寸六分，阔三寸二分，厚五分。南北正位，两面各列周天度数，南北极出入地皆三十一度少，度阔三分。阴纬单环大小如阳经，阔三寸二分，厚一寸八分。上置水平池，阔九分，深四分，沿环通流，亦如旧制。内外八干、十二枝，画艮、巽、坤、乾卦于四维。第二重曰三辰仪，径四尺三分，阔二寸二分，厚五分。釭钏刻画如阳经。赤道单环，径四尺一寸四分，阔一寸二分，厚五分。上列二十八宿、均天度数，阔二分七厘。黄道单环，径四尺一寸四分，阔一寸二分，厚五分，上列七十二候，均分卦策，与赤道相交，出入各二十四度弱。百刻单环，径四尺五寸六分，阔一寸二分，厚五分，上列昼夜刻数。第三重曰四游仪，径三尺九寸，阔一寸九分，厚五分。釭钏刻画如璿玑，度阔二分半。望筒长三尺六寸五分，内圆外方，中通孔窍，四面阔一寸四分七厘，窥眼阔三分，夹窥径五尺三分。鳌云以负龙柱，龙柱各高五尺二寸。十字平水台高一尺一寸七分，长五尺七寸，阔五寸二分。水槽阔七分，深一寸二分。若水运之法与夫浑象，则不复设。
其后朱熹家有浑仪，颇考水运制度，卒不可得。苏颂之书虽在，大抵于浑象以为详，而其尺寸多不载，是以难遽复云。旧制有白道仪以考月行，在望筒之旁。自熙宁沈括以为无益而去之，南渡更造，亦不复设焉。
极度
极度 极星之在紫垣，为七曜、三垣、二十八宿众星所拱，是谓北极，为天之正中。而自唐以来，历家以仪象考测，则中国南北极之正，实去极星之北一度有半，此盖中原地势之度数也。中兴更造浑仪，而太史令丁师仁乃言："临安府地势向南，于北极高下当量行移易。"局官吕璨言："浑天无量行更易之制，若用于临安与天参合，移之他往必有差忒。"遂罢议。后十余年，邵谔铸仪，则果用临安北极高下为之。以清台仪校之，实去极星四度有奇也。
黄赤道
黄赤道 占天之法，以二十八宿为纲维，分列四方，南北去极各九十有一度有奇，南低而北昂，去地各三十有六度，一定不易者，名之曰赤道。以日躔半在赤道内，半在赤道外，出入内外极远者皆二十有四度，以其行赤道之中者名之曰黄道。凡五纬皆随日由黄道行，惟月之行有九道，四时交会归于黄道而转变焉，故有青、黑、白、赤四者之异名。
夫赤道终古不移，则星舍宜无盈缩矣。然自唐一行作《大衍历》，以仪揆测之，得毕、觜、参、鬼四宿，分度与古不同。皇祐初，日官周琮以新仪测候，与唐一行尤异。绍圣二年，清台以赤道度数有差，复命考正。惟牛、室、尾、柳四宿与旧法合，其他二十四宿躔度或多或寡。盖天度之不齐，古人特纪其大纲，后世渐极于精密也。
若夫黄道横络天体，列宿躔度自随岁差而增减。中兴以来，用《统元》、《纪元》及《乾道》、《淳熙》、《开禧》、《统天》、《会元》，每一历更一黄道，其多寡之异有不可胜载者，而步占家亦随各历之躔度焉。
中星
中星 四时中星见于《尧典》，盖圣人南面而治天下，即日行而定四时，虚、鸟、火、昴之度在天，夷隩析因之候在人，故《书》首载之，以见授时为政之大也。而后世考验冬至之日，尧时躔虚，至于三代则躔于女，春秋时在牛，至后汉永元已在斗矣。大略六十余年辄差一度。开禧占测已在箕宿，校之尧时，几退四十余度。盖自汉太初至今，已差一气有余。而太阳之躔十二次，大约中气前后，乃得本月宫次。盖太阳日行一度，近岁《纪元历》定岁差，约退一分四十余秒。盖太阳日行一度而微迟缓，一年周天而微差，积累分秒而躔度见焉。历家考之，万五千年之后，所差半周天，寒暑将易位，世未有知其说者焉。
土圭
土圭 《周官》大司徒以土圭之法正日景，以求地中。而冯相氏春夏致日，秋冬致月，以辨四时之叙。汉之造历必先定东西，立晷仪，唐诏太史测天下之晷，盖校定日景，推验气节，必先乎此也。宋朝测景在浚仪之岳台，崇宁间姚舜辅造《纪元历》，求岳台晷景，冬至后初限六十二日二十二分。盖立八尺之表，俟圭尺上正八尺之景去冬至多寡日辰，立为初限，用减二至，得一百二十日四十二分为夏至后初限，以为后法。盖冬至之景，长短实与岁差相应，而地里远近古今亦不同焉。中兴后，清台亦立晷圭，如汴京之制，冬至必测验焉。《统天历》、《开禧历》亦皆以六十二日数分为冬至初限，而议者谓临安之晷景当与岳台异。或谓当立八尺之表，俟圭景上八尺之景在四十九日有奇，当用四十九日五分为临安冬至后初限，用减二至限，得一百三十三日有奇为夏至后初限。参合天道，其法为密焉。然土圭之法本以致日景，求地中，而表景不应，灾祥系焉。占家知之，而亦不能知其所以然也。
《宋史》 元·脱脱等
《宋史》•卷四十八·志第一·天文一
在天文学中，有一套完整的观测体系，包括浑仪、浑象、浮漏和景表等工具，这些工具主要用于测量天体的位置、时间以及季节变化。其中，浑仪是观测天体位置的主要仪器，通过一系列环状结构（如经环、纬环、赤道环、黄道环、百刻环）来测定北极、赤道、黄道等基本天文要素。经环和纬环用来确定天体的赤纬和天体高度；赤道环用于测量天体相对于赤道的方位；黄道环则用于确定天体在黄道上的位置；百刻环记录昼夜的刻度，共分为100刻，每一刻对应一个时间单位。此外，浑象是根据浑仪的测量结果，通过机械装置再现天体运行轨迹的模型，常用于演示日月星辰的周天运行。
浮漏是通过水流来计量时间的工具，其结构由三个水壶构成：一个是求壶，用于盛放水流；一个是复壶，其内部被分为两部分，起到调节水流的作用；还有一个是建壶，用于接受水流并以此来计量时间。水从求壶流至复壶，再通过复壶的枝渠流入建壶，建壶内的水流会通过一个称为“玉权”的装置进行控制，每当水达到一定高度，玉权就会自动下落，从而触发定时装置。这种设计使得水的流动更加平缓、稳定，避免了因水流过快而导致时间测量不准确的问题。为了保护水的纯净，使用甘泉（清澈的泉水）作为水源，因为脏水会污染水壶并影响运行。此外，玉权的重量也会影响水流速度，因此需要根据实际情况进行调整。如果发现水漏不均，可以对玉权、箭或水流装置进行维修或更换。
景表是用来观测太阳影子以确定方位和时间的工具，传统方法是通过在地面竖立两根表柱，在不同时间测量影子的长度，从而推断出太阳的位置。然而，这种方法受到地形、建筑物和天气的影响，测量结果往往不够精确。因此，沈括提出了一种改良的方法，即使用三根八尺高的表柱，表柱底部设有方形底座，底座上设有刻槽以接受水流，确保测量时的稳定性。表柱的四个方向都设有墨线和绳索，绳索末端悬挂铜球，用来标记表柱在不同方向上的影子位置。通过测量太阳初升和日落时表柱影子的长度和方向，可以更准确地确定正北方向、东西方向以及太阳高度。当五种测量结果都一致时，才能认为观测结果是可靠的。
苏颂在元祐年间进一步改进了这套系统，设计了一套集浑仪、浑象、更筹于一体的水力装置，通过水力驱动所有仪器，实现自动运转、周期性记录天体位置，这套系统被称为“水运仪”或“水运浑象”，是当时世界上最先进的天文仪器之一。后来在宣和年间又进行了改进，但核心结构仍沿袭苏颂的设计。宋室南迁后，多次尝试重建类似系统，但因技术不熟悉、资金不足等原因未能成功。绍兴年间，袁正功提出木制浑仪的样稿，丁师仁向朝廷提出募工铸造的建议，并主张将原用铜量从两万余斤减至八千斤左右。虽然最终因大臣们缺乏相关知识而未能执行，但后来秦桧主持铸造，由内侍邵谔专司其事，最终完成。洪州、杭州、临安等地陆续建立了一套完整的天文观测体系，其中清台仪被安置在秘书省，其结构分三层：第一层为六合仪，包含经圈、纬圈，标注八干十二枝及方位；第二层为三辰仪，设有赤道圈、黄道圈、百刻圈，分别标注二十八宿、七十二候、昼夜刻度；第三层为四游仪，包含望筒、龙柱等，用于观测天象。
关于“极度”——即天北极所在位置，中国古代天文学家认为北极星是众星环绕的中心，是天体运行的基准点。自唐代以来，历法学者通过天文观测发现，中国中原地区的北极位置实际上比北极星高出一度半左右，这一现象被认为与中原地区地形有关。南宋时期，太史令丁师仁提出，由于临安（今杭州）地处南方，地理位置变化，北极高度相应改变，因此需要根据当地地理条件调整仪器的基准。吕璨则反对这种调整，认为天体运行是固定的，不应因地理位置的差异而更改天体位置。最终邵谔在铸造仪器时采用了临安当地的地理数据，导致仪器的北极高度比旧标准高出了四度以上。这一调整虽然在实际观测中提高了精度，但也引发关于天体是否“可变”的争议。
“黄赤道”是指天球上赤道和黄道之间的关系。赤道是地球赤道在天球上的投影，天体沿着这一定居的圆周运动，其距离北极与南极分别为91度多，南北倾斜，与地面成约36度夹角，是恒定不变的。黄道则是太阳在一年中运行轨迹的平面，太阳在黄道中运行，其轨道与赤道之间大约有23.5度的夹角。由于黄道平面与赤道平面之间存在倾斜，因此太阳在天球上的位置会随季节变化，在赤道内外来回移动，其最远端距离赤道24度。月亮的轨道则更为复杂，有九种不同的轨道，分别被称为青道、黑道、白道、赤道等，与黄道相交，形成周期性的会合现象。
古代天文学家发现，虽然赤道是固定的，但天体的赤道坐标在历史长河中逐渐发生变化。唐代一行和尚在《大衍历》中通过仪器观测，发现毕宿、觜宿、参宿、鬼宿的赤道位置与古代数据不同。后来皇祐初年，周琮用新仪器重新测量，发现数据与一行的观测结果相差更远。直到南宋的“清台仪”再次进行校正，发现牛宿、室宿、尾宿、柳宿与旧法一致，其余24宿的赤道位置则存在差异。这说明随着观测工具的改进，人们对天体运行的理解也逐渐深化，从宏观的纲要逐渐转向精细精确的测量。
“中星”是古代天文学中的重要概念，源自《尚书·尧典》中的记载：“日中星鸟，月在南箕。”中星是指太阳到达天赤道某一特定位置时，天空中某颗星恰好位于正南方（或正北方）的现象。在古代，这种现象被用作确定季节变化的重要依据。例如，尧时期中星在虚宿，春秋时期在牛宿，东汉永元年间已进入斗宿。由于地球自转轴的缓慢倾斜，导致太阳运行轨道逐渐西移，每过约60年，太阳在黄道上的位置会变化约一度。现代历法（如《纪元历》）已通过岁差理论，计算出地球自转轴的微小偏移，每过100年，太阳在黄道上的位置约退移1分40秒。经过几千年累积，约1.5万年后，太阳运行轨迹将与当前相反，季节将发生彻底转换，然而这一理论在当时并未被广泛理解。
“土圭”是古代用来测定日影长度以判断季节的方法，起源于《周礼·大司徒》，其核心是通过测量日影长度来测定冬至和夏至的时刻。汉代制定历法时，必须先确定东西方向，建立日晷，而唐代则命令太史部门在全国进行日影观测，以校准节气。宋代在浚仪岳台设立圭表，进行冬至日影观测，姚舜辅在《纪元历》中记载，冬至后62日22分，日影达到正北方向，即为“初限”。通过减去二至日与冬至日的时间差，可得到夏至后“初限”的时间，这一方法被广泛采用。南宋时期，清台仪也设立圭表，测量影长，与汴京（今开封）所测结果略有不同，有人提出临安应采用49日5分作为“初限”，从而得到133日多的夏至后初限，以更好地符合实际地理环境。尽管这种土圭方法在理论上用于测定“地中”，但由于地形、气候、人为遮挡等多种因素，实际观测结果时常存在偏差，因此占卜家虽能应用该方法，却难以完全理解其背后的物理原理。
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