北極星究竟是什麼樣的恆星?為什麼它可以一直位於正北方?

2023-08-30     魅力科學君

原標題:北極星究竟是什麼樣的恆星?為什麼它可以一直位於正北方?

天上的星星有很多,但我們能叫出名字的並不多,北極星算是其中的一顆,畢竟這顆星星一直位於正北方,古往今來的人類,都可以藉助它來辨別方向。那麼,北極星究竟是什麼樣的恆星?為什麼它可以一直位於正北方呢?下面我們就來聊一下這個話題。

現在的北極星被稱為「勾陳一」,在天空中位於小熊座方向,與我們的距離大約有433光年,實際上,「勾陳一」是一個由三顆恆星組成的三合星系統,為方便描述,我們可以將它們稱為「北極星Aa」、「北極星Ab」和「北極星B」。

這三顆恆星的運動狀態可以簡單描述為,「北極星Aa」和「北極星Ab」的距離相對較近,它們圍繞著一個共同的質心運動,而「北極星B」則在大約2400個天文單位之外,遠遠地與這兩顆恆星圍繞著一個共同的質心運動。

在它們之中,「北極星Ab」和「北極星B」質量分別是太陽的1.26倍和1.39倍,與太陽相差不大,而「北極星Aa」則比太陽大得多。

「北極星Aa」的質量約為太陽的5.4倍,這顆恆星誕生於大約70億年前,比我們的太陽還要古老,目前它已經演化成了黃超巨星,其半徑約為太陽的37.5倍,光度可達太陽的1260倍,實際上,在這個三合星系統中,我們肉眼可見的只有「北極星Aa」。

北極星之所以可以一直位於正北方,是因為它在天球上的位置非常接近北天極,也就是地球自轉軸的北端與天球的交點。由於地球圍繞太陽的公轉軌道直徑遠遠低於北極星與我們之間的距離,因此地球的公轉運動造成的北極星在天球上的位置變化微不可察,幾乎可以忽略不計。

另一方面來講,儘管地球在跟隨著太陽圍繞著銀河系中心公轉,並且北極星與太陽系也有一個相對速度,這會造成北極星在天球上的位置發生變化,但由於北極星距離我們很是遙遠,因此這種變化也是非常微小的,以我們人類的壽命來看,這種變化也極為緩慢,同樣也是幾乎可以忽略不計。

正因為如此,我們才會覺得北極星一直位於正北方。那麼問題就來了,北極星在天球上的位置畢竟一直在變化,隨著時間的推移,它遲早會離開北天極,到那個時候,它豈不是就不能被稱為「北極星」了?

答案是肯定的,其實北極星並不是指特定的恆星,而是指天空中最接近北天極的恆星,當然了,這還有一個附加條件,那就是這顆恆星應該是一顆肉眼可見的亮星。

我們可以將其簡單地理解為,北極星只是一個稱號,地球自轉軸的北端指向哪顆亮星,它就被稱為北極星,在不同的時間段,這個稱號其實是被不同的恆星擁有,所以北極星當然就是一直在位於正北方了。

值得注意的是,對恆星在天球上的位置變化影響最明顯的因素,其實不是太陽的公轉速度,也不是其他恆星與我們的相對速度,而是地球自轉軸的「進動」,這可以簡單地理解為,地球的自轉軸並不是恆定的,它會繞著與黃道平面垂直的軸線做圓周運動,就像一個轉速不足的陀螺一樣。

為什麼會這樣呢?這其實是因為其他天體對地球的引力作用,主要是太陽和月球,正如我們所知,假如引力作用在一個完美且均勻的球體上,其實就相當於作用在這個球體的球心,然而地球並不是一個完美且均勻的球體,所以太陽與月球對地球的引力作用都不是完全均衡的,這就會產生一個扭矩,從而導致了地球自轉軸的「進動」。

在這種情況下,北極星的「更替」速度就會比較快,當然了,這種「快」只是在宇宙層面來講的,對於我們人類而言,這種變化依然很緩慢,根據科學家的測算,地球自轉軸的「進動」周期大約為2.6萬年,也就是說,大概每2.6萬年,地球的自轉軸才會圍繞著與黃道平面垂直的軸線旋轉一周。

實際上,「勾陳一」擁有北極星這個稱號已經有了大約800年的時間,隨著它在天球上的位置變化,在大約500年之後,它才會離開北天極,屆時的北極星將會是一顆名為「勾陳四」的恆星。

「勾陳四」擁有這個稱號的時間也只有大約800年,到那個時候,北極星將會是「少衛增八」,而在一段時間之後,另外的恆星又會取代它成為北極星……

(在 「少衛增八」之後會成為北極星的部分恆星,可以看到,大名鼎鼎的織女星在遙遠的未來,也將會成為北極星)

文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-tw/cf8be7a4c0b7bb93789718bbd9f51e52.html