被科普了，一直以为北极星是固定一颗星！

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01

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。

02

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，最快几百年就会换星。

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。

03

史上最暗的北极星，是隋唐时期的北极五，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，是一万两千年前的北极星，下一任任期在13500年之后。

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。

04

有人问：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。

等勾陈一卸任了，这个方法依然能找到勾陈一，但想要找到新的北极星，就得新的方法了。

一句话，星星没有变，变的是我们 （地球） 。

05

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。

06

北极星会换的原因，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:

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，“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。

07

有北极星当然也有南极星。

南极星的知名度低，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。

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。

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。

12000年后，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。

PS：

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”。

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。

08

问：公转会不会影响北极星指向？

答：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。

09

问：恒星运动会影响北极星的更换吗？

答：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，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。

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。

10

问：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？

答：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。

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。

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