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自然哲学的数学原理
1.11.3.27 命题XXVI 问题VII

命题XXVI 问题VII

求面积的小时增量,它由从月球向地球所引的半径在一圆形的轨道上画出。

我们曾说过,面积,它由向地球引半径的月球画出,与时间成比例,但月球的运动由于太阳的作用而受到的扰动除外。我们计划在这里研究[在扰动的情况下]瞬的不等性,或者小时增量。为了使计算更容易,我们想象月球的轨道是圆形的,且除了这里讨论的不等性之外,我们忽略其他一切不等性。由于太阳的巨大的距离,我们也假设直线SP,ST彼此平行。按这种方式,力LM总被化为其自身的平均量TP,且因此力TM将化为其自身的平均量3PK。这些力(由诸定律的系理II)合成力TL;且如果向半径TP落下一条垂线LE,这个力被分解为力TE,EL,其中的TE总沿半径TP作用,对由那个半径TP画出的面积TPC既不加速,也不迟滞;而EL,它沿半径的垂直方向作用,按照它对月球加速或者迟滞的大小,加速或者迟滞画出的面积。月球的那个加速度,在它自方照C到合A的路径中的每一个瞬间所成的,如同加速力EL自身,这就是,如同 。时间由月球的平均运动,或者(这几乎得出相同的结果)由角CTP,或者由弧CP表示。以直角在CT上竖立CG等于CT。且圆周的四分之一弧AC被分成无数相等的小部分Pp,等等,由它们相同数目的相等的时间小段能被表示,又引pk垂直于CT,连结TG交KP,kp的延长于F和f;则FK等于TK,且Kk比PK如同Pp比Tp,这就是,按照给定的比,且因此FK×Kk或者面积FKkf,如同 ,亦即,如同EL;且由复合,整个面积GCKF如同在整个时间施加于月球的力EL的总和,因此也如同由这个和生成的速度,亦即,如同画出面积CTP的加速度,或者瞬的增量。力,由它月球能在其27天7小时43分钟的循环时间CADB,以距离TP围绕静止的地球运行,它使一个物体在时间CT下落,画出 CT的一个长度,并获得一个速度,它等于月球在自己的轨道上运动的速度。这由第I卷命题IV系理9是显然的。但是,因为向TP垂直落下的Kd是EL的三分之一,它等于在八分点的TP的或者ML的一半,在八分点的力EL,在这里它最大,按照3比2之比超过力ML,且因此比那个力,由它月球能在自己的循环时间围绕静止的地球运行,如同100比 ×17872 或者11915,则在时间CT应生成一个速度,它是月球速度的 ,但在时间CPA按照CA比CT或者TP之比,生成较大的一个速度。设在八分点的最大的力EL用等于矩形 TP×Pp的面积FK×Kk表示。且速度,它能由最大的力在任意时间CP生成,比一个速度,它由较小的力EL在相同的时间生成,如同矩形 TP×CP比面积KCGF;但在整个时间CPA生成的速度彼此如同矩形 TP×CA和三角形TCG,或者如同四分之一圆的弧CA和半径TP。且因此(由《几何原本》第V卷命题IX)后一速度,在整个时间所生成的,是月球的速度的 。对月球的这个速度,它与面积的平均的瞬相似,加上并减去另一个速度的一半;且如果平均的瞬用数11915表示,则和11915+50或者11965表示在朔望A时面积的最大的瞬,且差11915-50或者11865表示在方照时同一面积的最小的瞬。所以,在相等的时间在朔望和在方照画出的面积,彼此如同11965比11865。最小的瞬11865加上一个瞬,它比瞬的差100如同四边形FKCG比三角形TCG(或者结果一样,如同正弦PK的平方比半径TP的平方,亦即,如同Pd比TP);则和表示当月球在居间的任意位置P时面积的瞬。

所有这些事情如此,是来自一个假设:太阳和地球静止,且月球运行的会合周期为27天7小时43分钟。但由于月球真实的会合周期为29天12小时44分钟,瞬的增量应接时间之比增大,亦即,按照1080853比1000000的比。按这种方式,总的增量,它是平均的瞬的 ,现在成为平均的瞬的 。且因此在方照时面积的瞬比在朔望时面积的瞬,如同11023-50比11023+50,或者10973比11073;且比面积的瞬,当月球在其他居间的任意位置P时,如同10973比10973+Pd,TP取作等于100。

所以,面积,它由向地球引半径的月球在每一相等的时间小段画出,在一个半径为一的圆上,非常近似地如同数219.46 及二倍月球离最近的方照的距离的正矢之和。当变差在八分点是其平均的大小时,有以上这些情形。但如果在那里的变差较大或者较小,那个正矢应按相同的比增大或者减小。