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第101期科学3分钟浏览 36

发布 · 杂学书库 别馆

为什么只有北极星看起来整夜几乎不动?

其他星星都在变换位置,唯独北方天空中的那颗星,让人觉得格外安静不动。

夜晚的窗边,深色木桌上摆放着一个小地球仪和一个合着盖子的黄铜指南针,构成宁静的静物画面

北极星看起来整夜几乎待在原地,并不是因为这颗星特别地停住了。把地球旋转的轴一直延伸到天空,北极星(Polaris)就在那个方向附近。靠近轴的星星不会像其他星星那样画出大圆,而是绕着很小的圆转动,所以在我们眼中看起来几乎固定不动。与其说它“绝对不动”,不如说是“移动幅度太小,看不出来”。

地球旋转的轴与天空中的点

夜空中的星星看起来从东方升起、向西方落下,其实是因为地球在绕自转轴旋转。把这根轴向北方天空延伸,就会得到一个叫作“北天极”的点。北极星离这个点很近,所以当其他星星画出大圆时,它看起来几乎一直待在中心附近。

坐旋转木马时,外面的景色会快速掠过,而中间的柱子相对来说移动较少。北极星也靠近这样的“中间”。人们也常说,南半球目前在南方天空的轴附近没有明亮的“南极星”,所以很难像北方那样,靠一颗星来辨认方向。

并不是完全固定不动

仔细观测就会发现,北极星也没有与北天极完全重合。因此,在长时间曝光的照片或延时摄影中,有时也能拍到它画出一个很小的圆。肉眼几乎感受不到这种差别,所以才会觉得它“整夜都在同一个位置”。

另一个常见误解是“北极星永远都是北极星”。地球的自转轴会像陀螺一样,倾斜的方向极其缓慢地改变,这叫作岁差运动,其周期一般认为约为2万6千年。因此,以前曾有其他星星充当北极星,在遥远的未来,又会有另一颗明亮的星接替这个位置。我们所看到的“固定”,是以一天或一生为时间尺度而言的。

日常生活中该怎么看?

寻找北方时,常见的指引是:把北斗七星斗口末端的两颗星连起来,沿着这条线延伸约五倍的距离,就能到达北极星附近。在城市灯光下,北极星本身并不十分明亮,可能不容易找到,因此最好到较暗的地方,慢慢观察北方天空。

旅行、露营时那种“只要知道北方,就能大致辨清方向”的感觉,就来自这种位置关系。不过,也要记住,指南针指向的是地磁北极,而北极星接近的是地理上的北方(自转轴的方向),这样就能减少混淆。只要别把两者完全当成一回事就好。

北极星看起来静止不动,是因为它靠近地球自转轴所指的方向,它并不是一颗永远固定不动的星。

整理与参考笔记 · NASA Science · EarthSky. NASA Science《What is the North Star…》(轴的方向、接近北天极)·EarthSky(约0.65°的偏移、小圆)·StarChild/GSFC(岁差约2万6千年,织女星等)。南半球没有明亮的南极星。肉眼观测及城市光污染的局限。

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北极星看起来整夜几乎待在原地,最主要的原因是什么?

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