海国图志·地球天文合论四

地球天文合论四

　　卷九十九

　　◎地球天文合论四（西洋玛吉士撰）

　　○纬经二度论

　　古之人以地体为平坦，东西之相距，较南北甚宽，故立纬线以量二极相离之远近，立经线以量东西相距之长短。其纬度则从二极算起，其经度则从铁岛算起。盖以为画铁岛地方之午线，即至西最中之午线也。迨后人考查详明，深悉地球之形体，而欲准定地面各处之所在，仍用纬经二线之法。其法先以地球分为一百八十段，每段横画一圈宽一度，均与赤道周围相平，在赤道之北者九十圈，南者亦九十圈，其圈则为平行线，其度则名曰纬度。每一度六十分，每一分六十秒，又以赤道于地球上分为三百六十格。每格直画一圈，宽一度均达南北二极，与赤道相搭，为直角。其三百六十度，分为两半，不拘从何圈算起，往东一百八十度，往西亦一百八十度，至背面相对之处而止。其圈则为午线，其度则名曰经度也。每度数亦与纬度相同，则地球之上，各处皆有平行线，与午线相搭。而各处之地位，居于何度，相离若干，无不了然，是以欲知何所只观其居子地球南北第几平行线，与午线相搭之处，即可明矣。今凡论地纬者，乃一处之相距于赤道也。凡论地经者，乃一处之午线相距于第一午线也。其纬度在于午线上计算，从赤道而起，往北九十度，往南九十度，其在北者则曰北纬度，在南者则曰南纬度，地愈近于极，则其纬数愈多，愈近于赤道，则其纬数愈少，各处之纬数，至多不能越九十度。盖赤道之离二极也，亦各九十度，午线由赤道至于极，亦各九十度也，其经度在赤道上计算，从第一午线而起，往东一百八十度，往西一百八十度。其在东者则曰东经度，其在西者则曰西经度。其定立午线之首，前款已为详明。其纬度因地球二极处形扁，相离稍有差别，然甚觉微细，为数无几，故诸察地理者一例计算，未曾区别也。但其经度之数，有长短之别与纬度不同。盖因地球体圆，自赤道南北两分而前，渐近于二极，其平行线渐觉圈小，而其午线之相离亦渐窄，尽于枢纽之处。故离赤道六十度之处，其经度较之在赤道上者，不过一半。所以午线相离之至远者，在赤道上，而经度之至长者，亦在赤道上也。故各处之经度，凡论远近，总应归赤道上计算也，其经线可以按度数而算，亦可以按时刻而算。按度数而算，则每一度分为六十分，每一分分为六十秒。按时刻而算，则每十五度作为四刻，每一度作为四分，又每十五度有迟早一点锺之差别。在东者迟四刻，在西者早四刻，盖日之类行由东而西，先过东边之地方，后过西边之地方，所以东边得日在先，西边得日在后。及至在西者方届其时，而在东者已越其时矣。故东迟西早，每十五度有一点锺之差，譬如京师时届午正，以东十五度之处则已交未初，以西十五度之处，则尚系午初。再东再西，总以十五度为限。按此类推，即可知其时刻也，今绘纬经二度图于后以备览。

　　经纬二度图

　　

　　▲经纬二度图

　　〈丙丁一线为赤道，譬如戊字为一处地方，其纬度即从己至戊之线，其经度如以甲癸乙一圈为第一午线，从癸至己即其经度也。若庚字为一处地方，其纬度即从辛至庚之线其经度，即从癸至辛也。如辛字为一处地方，则无纬度，因其在赤道上。其经度亦从癸至辛也，如癸字为一处地方，则纬经二度皆无。盖因其在赤道上故无纬度，在第一午线上，故无经度也。〉

　　以上所论，以类推可见。其一、凡居于赤道上之处，不见纬度。盖纬度从赤道起算，直至二极。必须离开赤道，或往南往北一秒半秒方有可计算。凡居于第一午线上之处，不见经度。盖经度从第一午线起算，直至东西。必须离开第一午线，或往东往西一秒半秒，方有可计算，所以若居于第一午线与赤道交会之处者，纬经二度皆不见，其理亦然。其二、凡同居一午线之上者，或南或北于赤道相距同远，则彼此纬数相同，时刻不异。但因其所居南北不同方，故彼此有昼夜长短之别。譬如在南者昼五十二刻，夜四十四刻，是昼长夜短也。在北者则昼四十四刻，夜五十二刻，是昼短夜长也。若北方昼长夜短，则南方必昼短夜长，此理之所必然也。推之四季，亦彼此相反。在南者时届春令，在北者则为秋令。在南者时届夏令，在北者则为冬令。若北方春令，则南方秋令，北方夏令，则南方冬令。盖其所居同线而异方，故纬数相同，时刻相等，而昼夜则相异，四季则相反也。其三、凡居两面相对一午线之上者，或在南或在北，彼此于赤道相距同远，则纬度相同方位各异。但因其所居东西相对，故彼此有子午正对之差。譬如在东者时交午正，在西者则届子正。若东方子正，则西方必午正。然其昼夜之长短相等，四季之时令相同，盖因彼此所距于赤道同远，故纬度之数目不异也。

　　再各平行线，因离于赤道渐远，其圈渐小，每度数目，虽仍为六十分，每分六十秒，每秒六十微，然较之赤道上者，则逾远愈为短少，至二极之处而尽。故将各平行线较赤道只有若干之数目算明，画图开列于后以备查阅。

　　（表略）

　　○地球时刻道论

　　古之察地理者，曾以地球分为五道，乃热道一段，寒道温道各二段，外又以六十道分之，而宽狭不一。南北二方各三十段，名之曰时刻道，其故有二焉：一则指明各地彼此相去之远近，二则辨明各地昼夜时刻之长短。但欲指明地球各处之所在，或南、或北、或东、或西、纬经二度，既已绘定详明，而各处所在，必能洞悉胸中，斯能不迷于所视。顾后世之察地理者，未尝多用其法，以指示各处所在。故仍论之，夫时刻道者，乃地球一段地方，间于二横圈之中者也。凡居每道上之人，其时较于相挨道上者之时有二刻之差。别又有一月之差别。盖屡试屡验，凡居于赤道上之处，昼夜均平，日则六时，夜则六时。若所居相距赤道者，凡日之类行，越于春秋分处，愈近夏至之处，昼则渐长夜则渐短，日至其处而止。愈近冬至之处，昼则渐短，夜则渐长，日亦至其处而止。且其昼夜之度，时刻之数，愈离于赤道，或南、或北，则逐道愈渐加增，甚至南北二圜线之处，其昼之长者，竟增至十二时之多。再由二圜线至二枢纽之处，竟增至六个月之久，有昼无夜，皆为白日。是以按时刻之差别，若干即分地球为若干道。自赤道起至日长六时二刻之处，横画一圈为第一道，自一道起，至日长六时四刻之处，又横画一圈为第二道，因此每于多二刻差别之处，即画一圈至二圜线之处，日则长至九十六刻。圈则共画二十四道，又自二圜线起，至二枢纽之处，日长则逐月加增，所以由圜线至日长一个月之处，横画一圈。由日长一个月之处，至日长两个月之处，又横画一圈，因此每于多一个月差别之处，即画一圈，至二枢纽之处，日则长至六个月，圈则共画六道。从此可见，由赤道至圜线共有二十四道，每道递增二刻，由圜线至枢纽共有六道，每道递增一个月，南北相同，每方三十道，统计六十道再二刻之道，离赤道愈远，其道愈窄，一个月之道，离圜线愈远，其道愈宽。今将各道离赤道若干，宽窄度数，日长时刻，开列于后，以备便览。但其所论之月，因中华与西域之月数不同，且在北方者多一日，在南方者少一日，故改为按日而计也。

　　○地球时刻表

　　（表略）

　　○辨四季寒暑论

　　前地球循环款内，已论地球本体之转有二：一则日周，一则年周。日周者，本体之周而复始也，昼夜运动，西向东旋，随旋随升。年周者，旋于日外之周而复始也。因其随旋随升，尽历十二宫位，是以有四季之分，寒暑之别也。今将四季寒暑之故，特为详明。夫地球循环日外之道，乃黄道中线也。其南北二极，与天之南北二极，常为直对相应。虽运行不息，其二极所指，永不更移，盖因其轴若于黄道直竖，则地球周围循环，日光常居赤道，其二极总无近远之别，而日之光照终年南北相同。既同，何能有四季寒暑之别。其轴若于黄道平横则地球周围循环，日光一时居于赤道，一时在北极顶上，一时在南极顶上，所有地上各午线之处，无不络绎而遍照，虽其处不无四季寒暑，但日体出乎二带之外，何能有夏冬二至也。只因其轴于黄道略为偏斜，有二十三度二十八分之锐角，故地球周围循环，有时北极近日，而南极则远于日，有时南极近日，而北极则远于日，有时赤道与日相对。凡至二极近日，故有夏冬二季，赤道与日相对，故有春秋二季也。盖地球在春分之黄道，与赤道交会处，其二极同距日远，而所受日光照临，二方相同，故北方温和，南方凉爽，在北者则为春，在南者则为秋。若离春分之处，向北而往，则北方之天气，渐渐变为暑热，是由春而夏，南方之天气，渐渐变为寒冷，是由秋而冬也。地球在夏至之黄道，与北带相连处，其北极近于日，南极远于日，而所受日光照临二方相异。故北热而南冷，在北者则为夏，在南者则为冬。若离夏至之处，向南而旋，则北方之天气，渐渐变为凉爽，是由夏而秋，南方之天气渐渐变为温和，是由冬而春也。地球在秋分之黄道与赤道交会处，其二极亦同，距日远，而所受日光照临二方相同。故北方凉爽，南方温和，在北者则为秋，在南者则为春。若离秋分之处，向南而往，则北方之天气，渐渐变为寒冷，是由秋而冬，南方之天气，渐渐变为暑热，是由春而夏也。地球在冬至之黄道与南带相连处，其南极近于日，北极远于日，而所受日光照临二方相异，故南热而北冷，在南者则为夏，在北者则为冬。若离冬至之处，向北而旋，则北方之天气，渐渐变为温和，是由冬而春，南方之天气，渐渐变为凉爽，是由夏而秋也。由此类推，而各道日之长短差别，益可以明悉矣。今画此地球，循环日外，并四季寒暑二图于后，以便备览。

　　地球循环日外图

　　

　　▲地球循环日外图

　　甲乙丙丁一圈，乃地行本道也。其式如卵形，四方距日有远近之别，前已解释。兹绘图置日于其中者，以明地行各宫之节气，并四季之时令也。夫地之本道，分为十二段，每段应一宫，自乙字处起，是为第一段。乃戌宫从右递数第二段，则为酉宫。第三段，则为申宫。第四段，则为未宫。第五段，则为午宫。第六段，则为巳宫。第七段，则为辰宫。第八段，则为卯宫。第九段，则为寅宫。第十段，则为丑宫。第十一段，则为子宫。第十二段，则为亥宫也。地行每约一月之期则过一宫，春分之时，地入辰宫，地上之人观日如进戌宫。谷雨之时地入卯宫，地上之人观日如进酉宫。小满之时地入寅宫，地上之人观日如进申宫。夏至之时地入丑宫，地上之人观日如进未宫。大暑之时地入子宫，地上之人观日如进午宫。处暑之时地入亥宫，地上之人观日如进巳宫。秋分之时地入戌宫，地上之人观日如进辰宫。霜降之时地入酉宫，地上之人观日如进卯宫。小雪之时地入申宫，地上之人观日如进寅宫。冬至之时地入未宫，地上之人观日如进丑宫。大寒之时地入午宫，地上之人观日如进子宫。雨水之时地入巳宫，地上之人观日如进亥宫也。

　　地球循环本道，已为解释详明，今将地入每宫四季寒暑之别，绘图于后备览。

　　四季寒暑图黄道上四球乃地球也。各球上北字乃为北极，南字乃为南极。中通一线为地之轴，与黄道相搭为二十三度二十八分之锐角。周围循环，二极定向，永不更移。各地球上白色者，乃向日之半边，墨色者，乃背日之半边。本体之转虽一日周而复始，然向于日者，总是半边。凡地在辰宫，人则见日如在戌宫，乃北方春分之时，南方秋分之时也。地之赤道与日正对，南北二极相距同远，受日光照临，二方相同，故北方温和，南方凉爽。各处从赤道两分或往北、或往南太阳卯正而出，酉正而没，昼夜尽为均平。日终六时，夜间六时也。自辰宫行至丑宫，人则见日如在未宫，乃北方夏至之时，南方冬至之时也。北极近于日南极远于日，北方受日光直照则热，南方得日光斜射故冷，北方各处从赤道往北见日者多，则昼长夜短，按各处时刻道，自六时增至六月。南方各处从赤道往南见日者少，则昼短夜长，亦按各处时刻，道自六时增至六月也。自丑宫行至戌宫，人则见日如在辰宫，乃北方秋分之时，南方春分之时也。地之赤道与日再为正对，南北二极相距同远，受日光照临二方，亦相同，故北方凉爽，南方温和，各处从赤道两分，或往北、或往南太阳亦卯正而出，酉正而没，昼夜尽为均平，日终六时，夜间六时也。自戌宫行至未宫，人则见日如在丑宫，乃北方冬至之时，南方夏至之时也。南极近于日，北极远于日，南方受日光直照则热，北方得日光斜射故冷。南方各处从赤道往南见日者多，则昼长夜短，按各处时刻道，自六时增至六月，北方各处从赤道往北见日者少，则昼短夜长，亦按各处时刻道，自六时增至六月也。自未宫行至辰宫，人则见日如在戌宫，乃北方又春分之时，南方又秋分之时。此十二宫一周之始终，四季循环之次序也。

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