建部贤弘对《授时历》“白道交周”问题的注解

《授时历议解》是日本江户时代关于《授时历》研究的最重要著作,是对《元史·历志》中的"授时历议"所做的详细而深入的注解。文章在前人考证的基础上进一步确认了其作者是建部贤弘,并且对该书中关于"白道交周"的注解进行解读和数理分析,认为建部贤弘在关孝和《授时发明》的基础上对"白道交周"问题做出了更为清晰和深刻的注解,创立了新方法以求其中的"极数",并且指出了白赤道差公式的构造问题。     

再论中国古代的五星盈缩差算法

五星盈缩差算法是中国古代行星运动理论中的一个关键算法,五星地心真黄经和五星定合、定见、定伏时刻的推算都与这个算法密切相关.由于科学史家通常认为五星盈缩差就是行星中心差,从而在很大程度上影响了他们对中国传统行星理论的客观评价.本文在前人的研究基础上,重新构建了五星盈缩差算法的理论模型,指出五星盈缩差是为修正行星中心差而设计的,但它既不等同于行星中心差,也与太阳中心差无关.通过对《纪元历》盈缩差算法精度的考察,可以较好地解释中国古代行星计算精度.     

《大衍历》行星算法及精度分析北大核心CSCD

行星理论是中国传统数理天文学的核心内容之一,我国第一部保存较为完整的历法《三统历》中就有比较完整的记载,此后各历中均有相关内容。在中国行星理论发展史上,《大衍历》因为有诸多创新而占有非常重要的地位。本文全面梳理了《大衍历》中的行星算法,并用Python语言对《大衍历》行星算法进行模拟,讨论了《大衍历》制定和颁行期间35年内的行星位置计算精度。研究结果表明,《大衍历》推算木星、火星、土星、金星和水星黄经的最大误差依次为3.93°、36.96°、7.99°、18.52°、32.5°。进一步的分析表明,《大衍历》中“五星爻象历”和“五星动态表”的设计及其误差、五星近日点黄经的测算误差和定合日期的推算误差,是影响《大衍历》行星计算误差的主要因素。     

古代朝鲜学者的《授时历》研究

该文通过对几部朝鲜古代历法著作的研究,对古代朝鲜学者对《授时历》的消化吸收情况进行了探讨,结果发现：《授时历捷法立成》则是高丽天文学家姜保根据《授时历》独立推算的一套立成表,但在使用上比《授时历立成》本身的立成表更为方便。《七政算·内篇》在“应数”等基本常数方面虽然取自《授时历》,但在算法和体例方面则主要是以《大统历通轨》为参照的;该书中的四季半昼夜分和日出时刻表是李朝天文学家根据《授时历》“步九服所在漏刻术”推求的,该算法与球面天文学算式相符,为推算结果提供了精度保障。《交食推步法》中已经正确推出了《授时历》盈缩、迅疾立成表的一般计算公式,表明李朝早期的朝鲜天文学家已经掌握了招差术以及《授时历》立法原理,对这部历法已经真正达到了融会贯通的水平。     

中国古代的行星运动理论

中国传统数理天文学的行星运动理论的主要目的，是计算任意给定时刻行星的地心真黄经。具体算法由两个步骤组成：首先，按照行星与地球绕日匀速运动的假设，来推算行星视运动的地心平黄经；然后，对平黄经进行修正，由此获得所求时刻行星的地心真黄经。根据构建的行星地心平黄经的理论模型，分析了传统历法中对行星的平视运动推算的精度；又利用行星之地心真黄经的理论模型，探讨了中国古代行星算法模型的天文意义。由此得到的传统历法的行星理论之沿革，大体如次：在南北朝末期张子信发现行星公转与太阳视运动不均匀现象之前（约公元550年），传统历法仅仅推算行星的平黄经。从隋代刘悼的《皇极历》以迄唐代一行的《大衍历》，逐步完善并确立了行星中心差的修正模型。在边冈的《崇玄历》之后，进一步加入了太阳视运动之中心差的修正，从而在理论上考虑到了行星视运动的全部主要因素，为高精度的行星预测奠定了基础。     

关孝和《天文数学杂著》初探

对关孝和<天文数学杂著>中的天文历算工作进行较为全面的研究,特别指出了"<授时历>求五星定合定积定星校正图解"中的"改正术"与<授时历经>记载大致相同;"日景实测"中的"独特算法"与和算中求圆周率术和求弧背术有密切联系;<元史>中已论及盈缩和迟疾二种不均匀改正,并且<元史>中所述内容包括了关孝和定交日和交定度算法的改正术.图解是关氏历算工作的精华.关孝和亲自观测和校验,以其独特的视角,融合中国古代的数理天文方法,进一步完善了<授时历>的历算工作,有的还有所超越,在日本开辟出新的研究领域.关氏的天文历算工作代表了日本传统历算的最高水平.     

《授时历》的白赤道坐标变换法

计算月亮的白道经度，是中国古代数理天文学之月亮运动理论的核心内容之一。在《授时历》(1280年)之前，人们以九道术算法，通过对黄白道差的计算，推求月亮的白道经度。但是，结果很不理想。在《授时历》中，郭守敬与王恂创设“白道交周”算法，改而考虑白赤道坐标的变换，并由此推求任意给定时刻月亮的赤纬，及其白道经度。通过对原始文献的解读分析，搞清楚了《授时历》白赤道坐标变换的算法模型，并运用现代天文学知识的检验，认定这个算法模型的建立是合理的、成功的。     

关于关孝和对《授时历》交食算法的几点研究

和算大师关孝和（？－1708年），在其《天文数学杂著》中，用了约一半的篇幅讨论《授时历》的交食算法，其中不乏颇具新意的创见。文章分析讨论其中关于定交日与交定度改正算法，日月食食限及定法的数源，以及日月食定用分算法的造术原理等问题，并讨论了《授时历》的月亮极黄纬算法问题。     

刘操南著《历算求索》

中国古代历算博大精深，源远流长，在世界科学技术史上占有重要的地位。几千年前的原始 社会，中国人就已经知道“观象授时”。如《夏小正》说：“初昏参中，斗柄悬在下。”就 是由观察廿八星宿的参宿在黄道正南，北斗的斗柄垂下来定正月。至战国和秦汉时期，天象 观测就成为授时的主要依据。通过对日、月、星辰天体运行的观测，进行定量分析和计算 (古称“推步”)来制定历法。中国的历算学正是在这种“测”与“算”中发展起来，从黄帝 历到授时历，虽屡经衍变发展，却一脉相承，几千年来，积累了大量珍贵的天文资料和科学 研究成果。但一般…     

宋代改历中的"验历"与中国古代的五星占

“验历”是中国古代天文历法改革中重要环节之一。验历的内容从汉代使用日月天象扩展到唐宋时代使用五星天象,这不但反映了历法技术上的进步,而且也揭示了五星占与历法的互动关系。通过对10世纪末宋代《乾象历》验历过程中使用的汉以来的五星天象的考证和分析,说明中国古代的五星占不仅仅具有星占学上的意义,而且具有历法上的意义,五星天象观测成为促进历法改革的重要的技术上的因素。研究表明,古代的五星天象记录绝大多数是可靠的,是当时的实际观测描述。出于政治目的而伪造“荧惑守心”和“五星会聚”的情况当是特例。另外,中国古代历法改革,既是科学活动,又是国家政治活动。历法及其天象推算技术（如五星天象）,总是在这种技术与政治、国家与科学的张力中得以进展,并受到制约。     

中国古代的视差理论——以日食食差算法为中心的考察

日食食差算法是中国传统日食计算中的核心算法，研究该算法的造术原理及其精度，对评价中国古代日食算法的优劣和精度有重要的参考意义。以各历相关术文为例，进一步阐明日食食差的天文意义，指明食差算法是日食食分算法的一个子算法，食差算法应该是气差、刻差和时差的代数和；在前人的研究基础上，详细讨论中国古代食差算法的沿革史，并根据各时期食差算法的特征，以《宣明历》、《崇天历》、《纪元历》等历法作为关节点，对食差算法的历史进行分期；通过对《宣明历》、《纪元历》和《授时历》等历法中食差算法的精度讨论，证明中国古代食差算法中气差函数和刻差函数的符号选择的正确性，表明中国古代日食食差算法是一个非常优秀的算法。     

中西会通的困境——崇祯改历五星推算的争论与较量

本文讨论了主张采用西法的历局在崇祯七年三月的日食预报出现严重失误后,接任徐光启的李天经为何上疏建议测验五星推算来校验历法疏密,以此来挽回历局面临的颓势。研究认为崇祯七年至八年期间,各方在测验行星同度,以及木星犯积尸等多次中西天文学较量中,历局的西法并未占据明显优势,反而由此进一步激化了矛盾。此外,在五星推算的争论中,由于人力不齐、测法未尽、标准不一等原因,以及崇祯皇帝坚持"折衷画一"的态度,使得历法修订和中西天文学的会通工作再次陷入困境。     

从《五星占》看我国的干支纪年的演变

古历中的“行星与某宿晨出东方”应指“行量在某宿而与主阳相近”，而《五星占》则记载秦汉之际的天象，不是抄写历法的星岁对照表。我国古代最先是依王公即位而纪年，在《左传》时有岁星纪年的萌芽，在先秦古历时在太岁纪年，在颛顼历时开始用干支纪年，经过太初历直到四分历而干支纪年法最终完成。     

假如开普勒是中国人

与古希腊的科学传统相比,中国古代数理天文学更加重视数值算法的创造,而忽视几何模型的构建。但是,对于熟悉圆锥曲线并强调几何模型的天文学家来说,根据唐代一行处理太阳视运动中心差的算法思想,也可以自然地推导出行星运动的椭圆模型。这一结果表明,单纯重视计算精度,而忽视运用几何模型对天文现象的解释,可能是中国古代科学传统的致命弱点。     

中国古代历法中的九服晷影算法

九服晷影算法从一行《大衍历》（公元724元）起,成为唐宋金元历法计算的组成部分。通过对这一时期九服晷影算法的系统解读,说明该算法的造术方法及特征。一行《大衍历》中采用数表算法,边冈《崇玄历》（公元892年）及其后历法均采用公式算法。王朴在《钦天历》（公元956年）中利用一行开元年间大地子午线测量结果,构造了独特的九服晷影函数,由此可推导出中国数理天文学史上第一个正切函数表达式。     

《开禧历》定朔计算精度及分析

定朔是古代历谱编制的直接依据,同时,它的推算精度也会直接影响日月食的精度。计算出《开禧历》行用期间的所有定朔时刻,与定朔的真实值相比较,得出每一个定朔的推算误差。其定朔推算精度的总体水平在21分钟左右。利用周期函数法,计算出经朔误差为8.4363分钟。进而综合分析各种误差,找到影响定朔精度的主要因素及特征,在众多影响定朔的误差中,月亮改正数的误差作用最大。     

《授时历》的研究

在对《元史．历志》中“授时历经”的“步气朔”、“步日躔”、“步月离”、“步交会”部分的术文进行进一步解读的基础上，该文对《授时历“进行了下面几个方面的研究：（１）没日、灭日时刻计算公式的构造方法；（２）每日太阳位置计算过程中日差意义；（３）迟疾差公式构造过程中的缺陷；（４）月亮每日去极度的求法；（５）日食的食限问题和食分的计算步骤；（６）日食实例计算。     

《宝莉莎历数书》中的行星运动理论

《五大历数全书汇编》是古代印度一部重要的数理天文学著作,收录其中的《宝莉莎历数书》中的行星理论并未采用本轮模型,其鲜明的代数传统与中国传统行星理论的思路非常相似。文章详细讨论了《宝莉莎历数书》中金星、木星、土星和火星的始见算法、动态表的结构与精度、中心差修正算法以及黄经计算精度。结果表明,《宝莉莎历数书》中金星和火星黄经计算精度大体相当,木星和土星黄经计算精度大体相当,其中木星和土星中心差修正算法的效果比较明显。     

《回回历法》交食精度之分析

以日本内阁文库藏明刊本《回回历法》为依据,通过计算机编程对回回历法的交食和日月运动情况进行了模拟推算和精度分析.虽然现存的很多史料对回回历法给予了较高的评价,但本文通过分析发现:(1)回回历法在交食时刻的推算方面并不尽如人意,其精度远不及同时期的大统历,其原因之一是回回历法太阴黄道经度的误差较大;(2)在食分的推算上回回历法相比大统历具有一定的优势,使回回历法在与大统历长期参用的过程中发挥了重要作用.     

《明天历》岁差与上元积年

岁差常数是中国古代传统历法中推算太阳运动的重要常数之一,通常是附会上元积年而获得,但北宋周琮《明天历》却另辟他法。文章通过对《明天历议》术文的解读分析,发现并复原了周琮利用月亮运行速度确定岁差常数的新方法,证实了其岁差常数是独立于上元积年而确定的;同时,重新考察了《明天历》上元积年的选取过程,结果表明《明天历》岁差常数反而参与了上元积年的确定,这与以往岁差常数附会上元积年的传统完全不同,从而完善了对中国古代历法天文常数系统特征的认识。