天体运行论
作者: 哥白尼
第十四章 恒星位置的研究和
恒星在星表中的排列
[按哥白尼原来的写作计划，这是一本新书的开始(46)。本章前面三分之二的一份早期草稿本包含了手稿对开纸46°—47°页的内容，没有迹象表明它已修改过。早期草稿本在此处比印刷本讲得更清楚。下面也将它翻译出来。]
[早期草稿本(47)：
我既然已经阐述了地球的周日自转和它对昼夜及其各部分以及变化所产生的效果，下面应该讲解周年运转了。然而不少天文学家都赞成把恒星现象优先，当作这门科学的基本传统作法。于是我想到过，我也应该这样办。在我的原则和基本论点中，我已经假定恒星天球是绝对不动的，而行星的游荡理应与它对比，这是因为运动要求有某种静止的东西。可是也许有人会感到奇怪，为什么我采用了这样的次序。须知托勒密在他的《大成》[Ⅲ，1，序言]中指出，除非首先取得对太阳和月亮的知识，就不能了解恒星，并由于这个缘故他认为必须推迟他对恒星的讨论。]
[印刷本：
我认为应当反对这种意见。在另一方面，如果你认为它是为计算太阳和月亮的视运动而提出的，那么托勒密的意见也许是好的。几何学家门涅拉斯（Menelaus）(48)根据恒星合月进行计算，并记载大多数恒星及其位置。
[早期草稿本：
我当然承认，不能脱离月亮的位置而测定恒星的位置，反过来说月亮位置也不能离开太阳位置而测定。但是这些都是需要籍助于仪器才能解决的问题，而我相信用任何别的办法都不能研究这一课题。在另一方面，我坚持认为，任何人如果置恒星于不顾，他就决不可能用精确的表格建立太阳和月亮的运动与运转的理论。由此可以了解，托勒密和在他前后的其他学者，只是用分日和至日来推导太阳年的长度，他们力求探寻一些基本规律，总是不能对这个长度得出一致的结果。因此可以认为，没有别的课题会出现更大的分歧。这使大多数专家感到困惑难解，以致他们几乎放弃了精通天文学的愿望，并宣称天体的运动超越了人类的思维能力。托勒密了解这种想法，他[《大成》，Ⅲ，1]在推算当时的太阳年时，也曾怀疑随着时间的推移会出现某种误差，并劝告后人在钻研这一课题时要取得更高的精度。因此，我认为在本书中首先应当论证仪器对测定太阳、月亮和恒星的位置（即是它们与一个分点或至点的距离）会起多大的作用，其次是要说明装点成为星座的恒星天球。]
[印刷本：
我在下面即将说明，如果我们借助于仪器，通过对太阳和月亮位置的仔细检验，这样来确定任何一颗恒星的位置，结果会好得多。有些人认为，只须用分日和至日而不必管恒星就可以确定太阳年的长度。他们徒劳无功的努力也教训了我。在这种持续到当代的努力尝试中，他们从来没有取得一致结果，因此任何其他地方也不会有这样大的分歧。托勒密注意到这一点。在他推算当时的太阳年时，他也曾怀疑随着时间的推移会出现某种误差。他劝告后人在钻研这一课题时要取得更高的精度。于是我认为在本书中值得说明，用仪器和技巧怎样能确定太阳和月亮的位置，即是它们与春分点或宇宙中其他基点的距离。这些位置会使我们对其他天体的研究变得方便。这些其他天体使布满星座的恒星天球呈现在我们的眼前，这是一种表现方式(49)。
我已经描述了测定回归线距离、黄赤交角以及天球倾角或赤道极点高度的仪器[Ⅱ，2]。用同样方法可以得出太阳在正午的任何其他高度。从它与天体倾角的差值，这个高度可使我们求得太阳赤纬的数值。然后从这个赤纬值，由一个分点或至点量起的太阳在正午的位置也就显然可知了。在24小时的周期中就我们看来太阳移动了将近1°，因此每小时的分量为21/12＇。这样一来，对正午以外的任何指定时辰，太阳的位置都容易求得(50)。
但是为了观测月亮和恒星的位置，制成了另一种仪器，托勒密称之为“星盘”[《大成》，V，1]。仪器上的两个环或四边形环架的平边与其凸—凹表面垂直。两个环大小相等，各方面都类似，其大小以便于使用为度。这即是说，如果太大，就不便于操作。但从另一方面说来，为了精细分度，大型仪器比小型为好。因此可取环的宽度和厚度至少为直径的130。把它们连接起来，沿直径相互垂直，凸—凹表面合在一起好似一个单独的球面。实际上，把一个环放在黄道的位置上，而另一个通过两个圆（我指的是赤道和黄道）的极点。把黄道环的边划分为等分（一般为360等分），而按仪器的大小还可以再划分。在另一个环上测出从黄道量起的象限，并标明黄道的两极。从这两极按黄赤交角的比例各取一段距离，把赤道的两极也标出来。
在这些环这样安装好后，还装了其他两个环。它们装在黄道的两极上，并可在两极上面移动，一个环在外面动，另一个在里面动。就两个平面间的厚度来说，这些环与其他环相等，而它们边缘的宽度相似。这些环装配在一起，使大环的凹面与黄道的凸面到处接触，同时小环的凸面也与黄道的凹面到处接触。然而要求它们转动时没有阻碍，并且它们可以让黄道及其子午圈自由而轻便地在它们上面滑动，反过来也是这样。于是我们在圆环上、在黄道正好相对的两极穿孔，并插进轴竿来固定和支撑这些环。把内环也分成360个相等的分度，使每个象限从极点量起为90°。
进一步说，在这个环的凹面上应当装有另一个环，即第五个环，而它能够在同一平面内转动。在这个环的边缘装上正好相对的托架，托架上有孔径和窥视孔或目镜。星光射到它们上面并沿环的直径射出，这是屈光学的做法。此外，为了测定纬度，在环的两边安装一些板子，作为套环上数字的指示器。
最后，还应当加上第六个环，用来盛放和支撑整个星盘。星盘悬挂在位于赤道两极的扣拴上面。把第六个环放在一个台子上，台子使它垂直于地平面。进一步说，当这个环的两极已经调节到球的倾角方向时，要使星盘子午圈的位置与自然界子午圈位置相合，而不能有一丝一毫的偏离。
于是我们希望用这种类型的仪器测出恒星的位置。在黄昏即夕阳欲坠时，如果月亮也能望见，把外环放在我们按前述求得的太阳当时应在的黄道分度上。把两个环的交点也转向太阳，使该两环（我指的是黄道和通过黄道两极的外环）相互所投的影子一样长。接着把内环转向月亮。把眼睛放在内环平面上，在我们看来月亮是在对面，它似乎是被同一平面所等分，我们把这一点标在仪器的黄道上。这就是在那个时刻所观测到的月亮黄经位置。事实上，没有月亮就无法了解恒星的位置，这是因为在一切天体中只有它在白昼和夜晚都能出现。当夜幕降临时，就可以看见我们要测定其位置的恒星。把外环放到月亮的位置上。用这个环把星盘调到月亮的位置上，就像对太阳作过的那样。随后把内环转向恒星，直至它接触环平面并用装在里面小环上的目镜可以看见。用这一方法可以求得恒星的黄经及其黄纬。在这些操作都已完成后，在我们的眼前就出现在中天的黄道分度，因此进行观测的时刻就一清二楚了。
[早期草稿本：
在这些环已经这样安置好以后，还作了其他两个环。它们的直径与前面两个环不相等，但厚度和宽度与它们相似。把后面这一对环装在黄道的两极上，一个在外面，另一个在里面。在它们上面整齐地打孔并装上轴竿，环可以绕轴竿旋转。但是它们放在一起，外环的凸面和内环的凹面都与黄道接触，但没有任何妨碍它们旋转的摩擦力。在内环上和在黄道上一样，各个象限都划分为度。此外，在内环的凹面并在同一平面上还须装有上一个环，此环能够在不干扰内环的情况下在平面上旋转。为了测定纬度，这个第五环附有带孔径的、正好相对的托架，这是屈光学的做法。最后，还应装上能够支撑整个星盘的第六个环，而我已说过，星盘钉紧并悬挂在赤道的两极上。把这个第六环装在一个台子或某个其他较高的地方，要使该环垂直于地平面。此外，在它的两极已经调节到球的倾角时，要使环的子午圈保持与自然界子午圈一致的位置，而决不能让环偏离子午圈。
于是我们希望用这种类型的仪器测出恒星的位置。在黄昏即夕阳欲坠时，如果月亮也能望见，把外环放在我们认为那时太阳会出现的仪器黄道分度上。把两个环的交点也转向太阳，使该两环（黄道和通过黄道两极的外环）相互所投的影子一样长并彼此等分。接着把内环转向月亮。眼睛在某一边，就我们看来月亮是在对面，它似乎是被同一平面所等分。我们把这一点标在仪器的黄道上，这就是那时月亮黄经的位置。没有月亮就无法得出恒星的位置，因为只有月亮才是白昼与黑夜的中介物。当夜幕降临时，我们要测定其位置的恒星现在可以看见了。把外环放到月亮的位置上。用这个环把星盘调到月亮的位置上，就像对太阳作过的那样。随后把内环转向恒星，直至……[早期草稿本在此突然结束。]
举例来说，在安东尼厄斯·皮厄斯（Antonius Pius）皇帝在位的第二年，在埃及历8月的第九日，在日落之际，托勒密在亚历山大城想测定狮子座胸部一颗称为轩辕十四①的恒星的位置[《大成》，Ⅶ，2]。把星盘对准正在沉落的太阳，这时是在午后51/2分点小时，他发现太阳是在双鱼宫之内31/24°(51)。靠移动内环，他观测到月亮是在太阳后面921/8°。因此当时看到的月亮位置是在双子宫内5/16°。在半小时后，当午后第六小时结束时，恒星已经开始出现，在双子宫内4°，位于中天。托勒密把仪器外环转向找到月亮的位置。用内环操作，他沿黄道各宫的次序测出恒星与月亮的距离为571/10°。前面已经提到，月亮距落日为921/8°，这使月亮固定在双子座内51/6°。但是在半小时内月亮应当移过了1/4°，因为月亮每小时运动的范围在1/2°上下。然而由于月球视差（在那个时刻应当减掉这个量），月亮移动的范围应当略小于1/4°，而他测出的差值约为1/12°。因此，月亮应该在双子座内5/13°。但是在我讨论月球视差时将清楚地指出，差值并没有这样大[Ⅵ，16]。于是完全清楚，观测到的月亮位置在双子座内超过5°的部分大于1/3°，几乎不会小于2/5°(52)。对于这个位置来说，加上571/10°就确定恒星的位置是在狮子座内21/12°，与太阳夏至点的距离约为321/2°，纬度为北纬1/6°。这是轩辕十四在那个时刻的位置(53)，通过它可以确定其他一切恒星。按罗马历法，托勒密进行这次观测的日期为公元139年2月23日，即在第229届奥林匹克运动会期①的第一年(54)。
那位最杰出的天文学家就用这个方法测定了每颗恒星与当时春分点的距离，并且他提出了表示天穹物体的星座。他的这些成就对我的这项研究大有裨益，使我免除了艰苦的工作。我认为恒星的位置不应当以随时间漂移的二分点为依据来确定，倒是二分点应以恒星天球为依据来确定。于是用某一个其他的不变的起点(55)，我可以轻易地开始编制星表。我决定从黄道第一宫（即白羊宫）开始，并用在它前端的第一颗点作为起点。我的目的是，那些作为一群而发光的天体会永远保持相同的确定形状，似乎它们一旦取得永久性的位置后就固定并连接在一起。由于古人的令人惊奇的热忱和技巧，天体组合成48个图形。例外的是通过罗得斯岛②附近的第四地区的永久隐星圈所包含的恒星，因此这些古人所不知道的恒星不属于任何星座。按小西翁（Theon）③在评论阿拉塔斯（Ara-tus）④(56)时所发表的意见，有些恒星组成图形的理由并非是它们为数太多，必须划为若干部分，然后逐一命名，这些恒星也未归入星座。这种作法古已有之，因为甚至约伯（Job）⑤、海希奥德（Hesiod）⑥与荷马（Homer）⑦都提到过昴星团、毕星团、大角⑧和猎户星座(57)。因此在按黄经对恒星列表时(58)，我不准备使用由二分点与二至点得出的黄道十二宫，而用简单的和熟悉的度数。在其他一切方面我都将遵循托勒密的做法，除掉个别地方我发现有错谬或误解之处。至于测定恒星与那些基点之距离的方法，我将在下一卷中讲述。
星座与恒星描述表(59)
一、北天区
二、中部和近黄道区
三、南天区
