『天文』千万年时光流转,是什么让北极星一直卡在“极点”呢?


是什么让北极星一直卡在北方呢?
『天文』千万年时光流转,是什么让北极星一直卡在“极点”呢?
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【『天文』千万年时光流转,是什么让北极星一直卡在“极点”呢?】
星桥法寻找北极星 图源:维基百科
首先 , 北极星(地球人现在向北看时在夜空中看到的那个点)实际上不是一颗星星 。 北极星(North Star) , 也叫Polaris , 是一个由五颗不同恒星组成的多星系统 。 其中的三颗恒星相对距离较近 , 并且在彼此的轨道上运行 。 另外两个与前三个非常遥远 , 并且因为从地球看去时 , 它们位于同样的视线中 , 所以会随机出现在天空中的同一点 。 如果从另一个星系观察 , 这两颗恒星就不会排成一行 , 也就不会成为主要的北极星系统的一部分 。 主星系中最亮的恒星是一颗超巨星 , 其他两颗恒星较小 , 并且围绕它运行 。
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这张图片展示了北极星是一个多星系统 图源:NASA
其次 , 天空中没有一颗星星会在一天之内移动 。 他们都被困在原地 。 (但恒星确实有运动 , 但这些运动是以数百万年而不是以天数来衡量的 。 )因为地球在旋转 , 所以每晚星星似乎都会划过天空 。 地球每天绕地轴自转一次 , 结果 , 天空中所有的星星都会划过一条巨大的弧线 , 再花费大约一天的时间回到原来的位置 。
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地球上的任何一个点 , 越是靠近地球的自转轴(这条自转轴穿过南北地理极点)这个点移动的就越少 , 一个恰好站在北极的人在一天的时间里都不会移动 。 这就像在手指上旋转篮球 , 篮球上远离旋转轴(篮球的两边)的点移动得很快 。 但是轴上的点(手指接触的地方)几乎不会移动 , 这就是为什么当球旋转时你可以用一个手指来平衡它 。 因为恒星在天空中的日常移动是由地球的自转引起的 , 所以一颗恒星离地球自转轴越近(一条想象中的直线 , 从北极和南极一直延伸到太空) , 它在天空中的移动就越慢 。 所以其实北极星也并没有什么特别之处 , 不过是因为目前它刚好位于北方 , 且最靠近自转轴 。 因为北极星离地轴很近 , 所以整个晚上它在天空中几乎都不怎么动 。
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第三 , 北极星与地球的自转轴并不完全重合 。 任何恒星最终与地轴完全重合的概率都非常低 。 北极星的观测角度与北天极之间是0.736度 。 因为北极星并不完全位于地球的自转轴上 , 所以它实际上每天晚上都会在天空中划出弧线 , 但这条弧线很小 , 人类肉眼不能看见 。 此外 , 地球的旋转轴并不是完全固定的 , 由于地球不是完美的球形 , 而是在赤道处隆起 , 所以太阳对地球的引力作用不是完全对称的 。 这种不对称性在地球上造成了一个非常小的、非常缓慢的扭曲 , 使地球的自转轴远离了北极星 。 在大约3000年后 , 名为伽马造父变星的恒星将比北极星更接近地球的自转轴 , 因此将成为新的“北极星” 。
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北极星 , 被叫做小熊座α星(Alpha Ursae Minoris , 缩写为Alpha UMi或α UMi),通常北极星是小熊座中最亮的一颗恒星 。 它非常接近北天极 , 使它成为目前的北极星 。 修正后的依巴谷视差给出了北极星到地球的距离约为433光年(133秒差距) , 而用其他方法计算得出的距离则要更近30% 。
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