大家好,我是魅力科學君,今天我們要聊的話題是:北極星是什么樣的恒星?為什么它可以一直在天空中位于正北方?好的,我們不說廢話,這就開講。
現在我們所看到的北極星,被稱為“勾陳一”,在天空中位于小熊座,距離我們大約433光年,由于它在這個星座中視亮度最高,因此它也被稱為小熊座α星。
觀測數據表明,“勾陳一”其實并不是單獨的一顆恒星,而是一個“三星抱團”的組合,天文學上管這叫“三合星系統”。也就是說,我們肉眼看到的北極星,實際上是由三顆恒星組成的。
“挑大梁”的當然是最亮的那顆,我們可以將它稱為“北極星Aa”,它是一顆“黃超巨星”,其質量約為太陽的5.4倍,半徑約為太陽的37.5倍,光度可達到太陽的1260倍左右,我們的肉眼能清楚看到的,主要就是這顆恒星發出的光。
另外兩位成員,我們可以將其分別稱為“北極星Ab”和“北極星B”,它們的質量分別約為太陽的1.26倍和1.39倍。這三顆恒星的運行狀態可以簡單地描述為,“Aa”和“Ab”這兩顆恒星組成了一個雙星系統,而“B”星則遠遠地圍繞著這個雙星系統運行。
要理解北極星為什么可以一直在天空中位于正北方,我們需要了解一個被稱為“北天極”的概念。簡單來講,地球一直在自轉,其自轉軸朝北的一端延伸出去,跟我們頭頂上的“天球”(就是我們看到的整個天空)相交的那個點,就是“北天極”。
由于北極星在天空中離這個“北天極”非常近,因此在地球自轉的過程中,它在天空中的位置變化就極為微小,我們根本就察覺不到,所以在我們眼中,它就一直在天空中位于正北方。
你可能會問,地球不是還繞著太陽公轉嗎?難道對北極星的位置沒影響?影響肯定是有的,但是因為北極星離我們實在太遠了(433光年啊),地球繞太陽這點兒“小圈圈”造成的視角變化,對于那么遙遠的北極星來說,完全可以忽略不計。這就像是你看遠處的一座高山,你在這邊走,那山的位置看起來還是沒啥變化一樣。
還有,北極星本身也不是靜止的,它和我們太陽系也在宇宙中各自“飛馳”,彼此之間也有相對運動。但是,同樣的道理,因為距離太遠,這點相對運動造成的北極星在地球夜空中的視位置變化,也是極其微小的,沒有個幾千幾萬年的時間,根本察覺不出來。
你可能又會問了,短時間內察覺不出來,但時間長了肯定會察覺出來,隨著時間的流逝,北極星最終會離開“北天極”,到那個時候,它還是北極星嗎?
實際上,北極星的定義就是“我們肉眼可見的最靠近北天極的恒星”,用大白話來講,北極星就像是一個稱號,夜空中的恒星誰離“北天極”最近,并且足夠亮,能被我們看到,誰就能獲得這個稱號。
所以如果現在的北極星在未來離開了“北天極”,那它就不能被稱為北極星了,其稱號則會由當時的另一顆“我們肉眼可見的最靠近北天極的恒星”取代。
需要知道的是,盡管地球的公轉和太陽系的運動,對地球夜空中那些恒星的視位置變化影響極其微小,但有一種現象卻能加速這個變化過程,是什么呢?答案就是:地球進動。
簡單來講,由于地球不是一個完美的均質球體,月球和太陽對其的引力作用也就不是絕對均衡的,而這種情況就會產生一個扭矩,進而導致地球的自轉軸不能保持在空間的同一方向上,而是會繞著地球與黃道平面垂直的軸線做周期性的圓周運動。
這種現象就被稱為地球進動,根據科學家的測算,其周期約為2.6萬年,也就是說,地球自轉軸北端指向的“北天極”,在星空背景上也會以2.6萬年為一個周期,畫一個大大的圓圈。
所以一個簡單的道理就是:既然“北天極”的位置都變了,那原來離它近的恒星,也就慢慢就遠了,而原來離它遠的恒星,可能就轉到它附近了,如此一來,北極星這個稱號就會由不同的恒星“輪換”。
相對而言,這可比地球的公轉和太陽系的運動所造成的影響快得多了,實際上,“勾陳一”獲得北極星的稱號,其實也就只有800多年的時間,科學家推測,它將在大約500年后偏離“北天極”,屆時的北極星稱號將由“勾陳四”獲得,而在大約800年后,北極星又將是“少衛增八”,隨后,另外的恒星又會將其取代……
(↑“少衛增八”之后將獲得北極星稱號的部分恒星列表)
好了,今天我們就先講到這里,歡迎大家關注魅力科學君,我們下次再見。
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