茉莉花新闻网

中華青年思想與行動的聚合地

北极星为什么一直处于地球的正北方?

好问题!

如果你先射箭,再画靶的话,那就永远可以正中红心。

v2 f204e8c881f6abcd4aa0c3a4402fb12b 720w

北极星之所以一直处于地球的正北方,是因为:

首先,因为地球在沿着一个轴自转。

其次,人类把这个自转轴的指向定义为了南北。位于地球正北方的那颗星星,才叫北极星。

也就是说,北极星并不是某颗星星的名字,而是一个职位。

所以,地轴对着哪,哪就是北。而地轴的方向上,我们总能在附近找到可见的星星,这颗星星就是北极星。

现在的北极星其实大名叫勾陈一。当某一天,由于地球进动,地轴偏转,不再指向勾陈一的时候,北极星就会换人。

北天极附近亮星众多,竞争十分激烈,最快几百年就会换人。勾陈一在公元 1200 年左右的时候才成为北极星。再有 500 年,北极星的名号就会被勾陈五夺走。不过,勾陈五的星等只有 4.3 等,很是暗淡。在城市里的小伙伴可能很难看见北极星了。

史上最暗北极星是隋唐时期的北极星,北极五,只有 5.3 等。晴朗的夜晚都很难看到。

史上最亮北极星是织女星,它是一万两千年前的北极星,下一任任期在一万三千五百年之后。

在古代最有名气的北极星是北极二。在星官成型的年代(公元前 1200 年),它是当时的北极星,所有恒星都围绕着它旋转,因此被称为紫微星,又叫帝星

还有很多人问,北斗七星不是可以找到北极星吗?那北极星换人了,这个方法怎么办?

实际上,因为恒星的相对位置是固定的(恒星实际上是在移动的,但是非常缓慢,千八百年的维度上也不太看得出来变化),所谓的"北斗七星找北极星"的方法,实际上是"北斗七星找勾陈一"的方法。只不过目前的北极星恰好就是勾陈一而已。等到勾陈一卸任了,这个方法依然能找到勾陈一,但是想要找到新的北极星,就得发明新的方法了。

一句话,星星没有变,变的是我们(地球)。

当然,北极星也不是一直都存在的。前面提到了,北极星竞争很激烈,在前后两万年的跨度内,北极星候选星有 20 多颗。不过,在公元前 2 万年,没有任何一颗亮星在北极点附近。北极点只能靠天钩八和上卫增一连线的中点来识别。公元 5500 年的时候,这种情况会再次发生,并持续 800 年左右。

北极星会换人的原因,是因为地球进动,地轴偏转导致的。周期约为 25700 年。

地球进动的原因,是太阳与月亮共同的引力作用,导致地轴无法维持一个固定的指向。地轴会在一个圆锥面上缓慢移动。可以想象一下陀螺在快要停下来时的那种摆动,虽然原理不同,但是看上去就是那个样子。

下图中的大黄圈就是极轴的运动轨迹,数字代表年份。图的正上方的勾陈一就是我们现在的北极星。它将在 2102 年最接近北极点,达到了 89°32′23″。如果考虑地球章动和光行差,它将在 2100 年达到目视赤纬最大值:89°32′50.62″。

另外,上面提到的“最暗北极星”北极五,由于太暗了,图里并没有标记出来,我用小黄圈标记了大致的位置。

v2 e7794ef9966c38d43aa256a5368e4fb8 720w

有北极星当然也有南极星。相对于北极星,南极星的知名度非常的低。这是因为南极点附近没什么亮星。大多数时期,南极星都暗到观测都很困难,更别提用它来指示方向了。比如现在的南极星,南极座σ,视星等只有 5.47 等。在观测条件很好的地方,都不那么容易看见。目前一般用南十字星座来确定南极点。

另外,我们地处北半球,是看不见南极星的。同理,南半球的人也看不见北极星。

公元前 3000 年,水委一是南极星。水委一是全天排名第九位的一等星。不过,现在水委一已经远离南极点 30 多度了。

在一万两千年之后,也就是公元 14000 年,老人星会成为南极星。老人星是全天第二亮的恒星,仅次于天狼星。

多说一句,老人星也是中国古文化中的“南极星”,“南极仙翁”说的就是它。不过,它得到这个名号可不是因为它在南极点附近,而是它属于中国星官系统中的“南方朱雀”,本身十分偏南,又特别明亮,便获得了“南极星”的称号。这只是为了跟“北极星”相对应,是一个文化意义上的称号,而没有天文学上的意义。12000 年之后,它才能“名副其实”呢。

v2 49558be9e16d6953674c074ee2e1df67 720w

天狼星将在公元 66270 年成为史上最亮南极星。它目前并不在上图中。因为它还得再花上几万年,才能跑到(自行)南极点附近。

再更:

感谢大家的厚爱,有这么多人喜欢这个回答~评论里提问比较多的问题,在这里再详细的回答一下吧。

Q:公转会不会影响北极星指向?

A:有影响,但不多(约等于没有)

公转会造成视差。也就是地球在公转轨道的两边时,看到的星空是不一样的。不过,因为相对于地球公转轨道而言,恒星实在太远太远了,所以视差非常非常的小,只能用精密仪器测量,肉眼是看不出来的。

实际上,三角视差法是最经典,也最精确的测量恒星距离的方法。不过,只能用于测量较近的恒星。超过 100 光年的恒星,视差会小到仪器也无法分辨。

Q:恒星运动会影响北极星的更换吗?

A:会,但是咱们看不出来(人生转瞬呀~)

其实所有恒星都在高速运动,包括我们的太阳。从我们的角度观察的话,就是天上的恒星其实一直在动,天文学上叫"自行"。不过,还是因为距离遥远的缘故,恒星自行并不明显。要放在万年的尺度上才能观察到变化。以"跑得快"闻名的大角星,也得 2000 年才能移动 1°的距离,差不多是两个月面距离那么远。

自行速度最快的恒星是巴纳德星。它 200 年就能移动 1°。不过它是颗红矮星,目视星等只有 9.54 等,肉眼不可见。

前面介绍了,现在的北极星勾陈一,在最接近北极点的时候,能到达 89°多。但等 2 万多年之后它的下一任任期时,因为自行的缘故,只能到达 87°左右的位置。

把眼光放在更长的尺度上的话(比如百万年),有的北极星会因远离北极点而"退休",也会有新的星星因为靠近北极点而"入职"。这也是一种"斗转星移"呢。

Q:地球不是在自转吗?那加上进动是怎么个转法?进动不会影响地轴的偏转角度吗?

A:进动并不影响黄赤交角。地球的运动轨迹其实很复杂,不是简单的一边旋转(自转)一边跑(公转)。

为了便于大家理解,用陀螺的旋转类比一下。

大家可以想象,一张桌子上有一个正在旋转的陀螺。这个桌面就相当于地球的公转轨道面(黄道面)。陀螺如果转的正,陀螺尖应该是一直向上的。但如果这个陀螺轴是歪的话,陀螺尖就不会指向一个点了,而是变成了一个圆面。陀螺轴是倾斜着的。跟桌面保持了一个夹角(对应就是地轴与黄道面的夹角,66°34′)。这个陀螺尖画出来的圆面,就对应了上面图里那个大黄圈。

这时候,陀螺是在进行两种圆周运动。一种是本身在不停旋转(自转),另一种就是陀螺的轴在画圈(进动)。看图就能知道,陀螺在运动的时候,它与桌面的夹角并不会变化。因此,进动并不影响黄赤交角。

v2 8c6bc30073492b1c4d10ac55a74b614d 720w
网上找的图,侵删

不过,进动是非常缓慢的。25700 年才能转一圈。

另外,地球还有章动(简单理解就是地轴在微微的抖动),不过章动角度很小,不会影响北极星的指向。

 

同类信息

查看全部

茉莉花论坛作为一个开放社区,允许您发表任何符合社区规定的文章和评论。

茉莉花新闻网

        中国茉莉花革命网始创于2011年2月20日,受阿拉伯之春的感召,大家共同组织、发起了中国茉莉花革命。后由数名义工无偿坚持至今,并发展成为广受翻墙网民欢迎的新闻聚合网站并提供论坛服务。

新闻汇总

邮件订阅

输入您的邮件地址:

linkedin facebook pinterest youtube rss twitter instagram facebook-blank rss-blank linkedin-blank pinterest youtube twitter instagram