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壮丽的星轨照片
看到这张壮丽的“星轨”照片中的小圆点了吗?它就是北极星。它永远挂在天空的正北方,永恒不变,似乎是所有星星旋转的中心。你知道吗?北极星的名字叫勾陈一。也许你会感到很困惑:为什么北极星叫勾陈一而不直接叫北极星呢?除此之外,北极星身上还有很多让我们困惑的谜团。例如,古人和我们看到的居然不是同一颗北极星;织女星竟然也会成为北极星,这是咋回事呢?
寻找北极星
虽然北极星可以为我们指引方向,可它只是一颗2等星,在漫天繁星中并不出众。怎样才能找到北极星呢?秘诀在于先找到我们更熟悉的北斗七星。
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北极星与北斗七星
在北半球的夜空中,由七颗亮星组成的北斗七星宛如一把巨大的勺子,非常容易辨认。我们把目光转向斗口的那两颗星,天璇和天枢。我们只需将天璇与天枢连起来,再将其连线延长大约五倍的距离,你就会看到一颗亮度与北斗七星相仿的孤星。它的周围没有更亮的星,那就是我们要找的北极星。找到了它,你就找到了正北方。
虽然北斗七星的斗柄在不同的时间段指向会发生变化,但是无论斗柄如何转动,斗口的天璇和天枢那两颗星的连线却总是指向北极星的。
北极星为啥不动
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北天壮丽的星轨
如果我们一整晚仰望星空,就会发现南天的星星,像太阳一样东升西落;那些北天的星星,看起来都围绕着北极星旋转,形成了壮丽的“星轨”;唯独北极星仿佛被钉在天上一样纹丝不动。这是为什么呢?难道北极星就是浩瀚星空的中心吗?真相并非如此。
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地轴与北极星
这其实源于一个我们身处其中的“视觉把戏”。地球每时每刻都在绕着一根虚拟的地轴自转,这根轴的北端,直指宇宙中的一个方向。因此,当地球转动时,对于地球上的我们来说,只有地轴指向的那个“点”看起来是静止的,其他所有星星都在动。而北极星恰好位于地轴指向附近,所以看上去就好像是不动的了。因此,不是北极星不动,而是我们站在一个旋转的平台上,错误地把它当成了宇宙的中心。
北极星的更迭
北极星从来不是某一颗恒星的专属名称。谁是北极星,完全由地球说了算。科学家发现,地球的自转轴会进行周期性的摆动,就像是一个转动的陀螺一样,这种现象被称为“岁差”,一个完整的摆动周期大约是25800年。
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地轴的摆动“岁差”
这就意味着,地球的自转轴指向,会在星空背景上划出一个47°的巨大圆圈。在不同的历史时期,自转轴会指向不同的星星。被指到的那一颗,便成为了那个时代的北极星。在明清时期,地球自转轴指向了勾陈一。它也就顺理成章的成为了北极星。
勾陈一真面目
夜空中的北极星勾陈一看上去就是一颗,但实际上勾陈一是个由三颗恒星抱团的三合星系统(勾陈一A、勾陈一Ab、勾陈一B)。这个恒星系统距离我们约433光年。这意味着我们现在看到的光,是它在明朝时期发出的。
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北极星三合星系统
主星勾陈一A是颗明亮的黄巨星,质量约为太阳的4-6倍,但直径却是太阳的37倍以上。如果把它放在太阳系中心,它的边缘将超过水星轨道。从体积上看,它足以装下5万多个太阳;勾陈一Ab质量约为太阳的1.26倍,距离勾陈一A只有18.5天文单位,即大约27.7亿公里,差不多是天王星到太阳的距离。勾陈一B的质量约为太阳的1.39倍,与勾陈一A相距大约2400天文单位,即大约3590亿公里。彼此相距遥远。而我们看到的北极星光,主要来自那个巨大的主星勾陈一A。
历史长河中的“前任”北极星
既然今天我们看到的北极星勾陈一是明清时期才上位的,那么在勾陈一之前,有哪些星星曾享受过这份荣耀呢?
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不同时期的北极星
在公元前3000年的古埃及时代,当时的北极星是天龙座α星,中国古代称之为“右枢”。它是一颗略显暗淡的3.7等星。到了公元前1000年左右的周朝时期,王座易主,小熊座β星成为了北极星。那时候的人认为,既然天上的星星都在围绕着它转,那么它就是天上的天子。于是,人们都叫它帝星,又因处在紫微垣的中心位置,又叫它紫微星。隋唐时期,北极五成为了北极星。但是这颗星星非常暗,视星等只有5.3等,除非视力极好,否则很难找到它。它也成为了人类文明有史以来最暗淡的北极星。
未来北极星的“继任者”
现在的勾陈一与地球自转轴的夹角只有0.66°,几乎位于正北方。科学家估计在公元2100年,也就是74年后,这个夹角会缩小为0.45°。这也意味着勾陈一的北极星地位会更加实至名归。但随着地球自转轴的缓慢移动,勾陈一的北极星宝座终将让位于其他恒星。
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织女星
根据计算,公元4000年前后,也就是再过差不多2000年,仙王座γ(少卫增八)会成为那个时候的北极星。公元14000年前后,即大约在12000年之后,可能会迎来有史以来最亮的北极星。因为地球的自转轴将会指向了织女星。众所周知,织女星是夏季大三角之一,明亮的0等星。当明亮的织女星成为了北极星,我们再也不用担心在漆黑的夜晚找不到北了!
聊到这里,你是不是已经搞明白了为啥北极星叫勾陈一而不是直接叫北极星了吧?北极星从来都不是某一颗特定的星星,而是地球的自转轴指向了谁,谁就是北极星。那么,古人和我们看到的自然就不是同一颗星星啊。
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