《新法算书》中的行星模型以土星运动为例.doc

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《新法算书》中的行星模型以土星运动为例

《新法算书》中的行星模型——以土星运动为例 第17卷第2期 2011年5月 广西民族大学(自然科学版) JoURNALOFGUANGXIUNIVERSITYFORNATIONALITIES (NaturaIScienceEdition) VO1.17NO.2 May2011 新法算书中的行星模型 —— 以土星运动为例 宁晓玉 (中国科学院自然科学史研究所,北京100190) 摘要:解释了《新法算书》”五纬历指”卷二中计算土星位置的托勒密模型,哥白尼模型和第谷模型;指 出该卷首先给出了一套完整,详细的托勒密测量土星模型两心差的方法,确定本轮半径的方法; 其次介绍了哥白尼土星模型,只是哥白尼原先使用的”地球轨道圈的中心”被换成了”地心”,致 使哥白尼日心的体系变成了地心体系;最后介绍了第谷门徒朗乔蒙塔努斯的模型,该模型是”五 纬表”编算的基础,但文中只用两个算例进行了介绍.由此认为:尽管《新法算书》是以第谷学说 编算的”新”法,但是16,17世纪欧洲天文学革命的新成果在中国并没有得到正确和充分的介绍 和传播. 关键词:土星运动模型;《新法算书》;托勒密模型;哥白尼模型;第谷模型 中图分类号:P1—09文献标识码:A文章编号:1673—8462(2011)02—0010--07 《新法算书》”五纬历指”由传教士罗雅谷(J. Rho,1593~1638)编译,后由汤若望和历局中国学 者包括徐光启修订而成.”它是赖以讨论中国如何介 绍和接受第谷天文学的最重要的资料”.u’五纬历 指”共分9卷.卷1是总论,介绍了托勒密和第谷的宇 宙论,并在两者之间进行了比较和取舍;卷2至卷6 则分别讨论五大行星的经度计算,它们是”五纬历指” 部分的核心内容;卷7讨论行星的纬度计算;卷8讨 论行星的凌犯现象.行星运动最能够反映托勒密,哥 白尼,第谷体系的差别,因为无论某个体系是地心的 还是日心,月亮的运动总是以地球为中心的,而太阳 运动无非是一个相对运动的过程.唯有行星的运动模 型,必须在日心和地心之间做出选择.因有必要对《新 法算书》中五星运动模型进行细致的研究,以便于了 解西方各种几何体系在中国传播和介绍的情况,同时 解开耶稣会士如何对哥白尼理论进行改造,从而向中 国人隐瞒日心说的秘密. 1托勒密的土星模型 1.1土星模型两心差的测定 要建立描述土星的几何模型,首先就要从测定土 星模型的几何参数说起.托勒密最初也是仿照月亮的 模型,用一个偏心轮带一个本轮的模型来描述土星的 运动但是与月亮运动不同,土星有两种不规则运动: “行星运动的不规则性可以分成两类:一是与行 星相对于黄道的位置,如黄经和黄纬的运动有关;另 一 类则与行星相对于太阳的位置有关.这种以五星恒 星周期为周期,与五星黄经有关的速度的变化,反映 了五星的第一种不规则运动……五星的第二种不规 则运动最为明显的效果就是它不时地一反行星惯常 向东运行的状态而改沿着黄道向西退行.正如上文所 提到的,这种退行发生在行星冲日时,也就是退行期 * 收稿日期:2011一O1一O5. 作者简介:-7晓玉,女,陕西风翔人,中国科学院自然科学史研究所副研究员,主要从事天文学史研究 10 2011年第2期●宁晓玉/《新法算书》中的行星模型 间的中点上.这表明了此种现象和行星相对于太阳的 位置有关.” 其实这两种运动用现代天文理论不难解释,行星 运动速度快慢变化就是行星运行的轨道是椭圆而不 是圆而引起的;相对于太阳位置表现出来的迟疾留退 现象就是行星自身的轨道运动和太阳运动叠加而引 起的.通常情况下,这两种不同原因引起的不规则运 动是混合在一起的.这就需要从土星的合成运动中, 分离出一种独立运动. 托勒密选择利用土星三次冲时的观测记录来解 决这个问题.因为当土星冲日时,土星和本轮的中心 处于同一黄经,这就意味着此时土星的不规则表现只 与土星相对于黄道的位置有关,换句话说就是土星冲 日时的观测结果提供了本轮中心运动情况的信息,由 此必然会得到偏心圆的参数.”五纬历指”把托勒密观 测称为”测土星最高及两心差先法”,这一段内容直接 翻译自托勒密的《至大论》. 右多禄某择取土星在日之冲前后三测: 第一测总积四千八百四十年为汉顺帝永建二年 丁卯,西历三月二十六日酉正.本地测得土星经度为 寿星一度十三分,于时太阳平行躔其冲得降娄一度十 三分; 第二测总积四千八百四十六年为汉顺帝阳嘉二 年癸酉,西历六月初三日申正.本地测得土星经度在 析木宫九度四十分,太阳平行对冲在实沈宫九度四十 分; 第三测总积四千八百四十九年为汉顺帝永和元 年丙子,西历七月初八午正.本地测得土星经度在星 纪十四度十四分,太阳平行对冲在鹑尾十四度十四 分.. 三次观测可提供如下信息,见表1. 表1土星三次冲信息表 从这些数据可以求得土星的平黄经之差.三次冲 之间

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