听到讲中华原始天文学北斗观象授时系统知识,有的学员发问:“北极星”是怎么来的?

       也就是说,以赤道坐标系为独特性的,“北天极”是怎样确立出来的。

       这个问题,战国时期著名诗人屈原《楚辞·天问》,就曾提出:“斡(wo)维焉系?天极焉加?”即栓系斗柄的”轴”与“大绳”在什么地方?天极遥远怎样安放在太空?

       大家知道,北极星与北斗星,都是用绳子无法栓系的。诗人屈原,在这里,只是用拟物的手法,把“极星”与“斗星”的关系,形象化地进行了直观的描述。

       自古以来,“天道左旋,地道右旋”(见于《逸周书·武顺篇》),深深植根于中华先哲的“天地观念”之中。

▲“天左旋,地右动”示意图

      《春秋纬·元命苞》中,直接阐释为:“天左旋,地右动,地动则见于天象”。也就是说,天由左向右(顺时针)旋转,地由右向左(顺时针)旋转。人们在地面上看到的太阳东升西落,是地体自身旋转,导致了人们认为是“天空日月星辰环绕大地旋转”的错觉。所以,“左旋”和“右旋”,对很多学员来说,确实不容易理解。

      《尔雅·释地》邢昺· 疏:“斗,北斗也。极者,中宫天极星。”

      《晋书·天文志上》:“北极五星,钩陈六星,皆在紫宫中。”

▲(勺子形状的)紫薇垣“勾陈六星”

      《宋史·天文志二》:“北极五星在紫微宫中,北辰最尊者也,其纽星为天枢。”          

       自隋唐宋元明清以来,一直把“纽星”作为北极星。

“北极星”为啥总是对准地球的“轴心”?

▲“纽星”示意图

       尽管地球的自转,带来了白天太阳和夜晚星空的东升西落。但是,北极星却是一个特例,因为它几乎在地球旋转的“中轴”延长线上,如同旋转车轮的轴心,无论车轮旋转多快,轴心几乎静止不动。这是由于北极星特别靠近地球轴心延长线,运动轨迹微乎其微所造成的。所以,北极星不会东升西落,始终在北天极方向不动。

▲勾陈1示意图

       现在我们看到的北极星,称为“勾陈一”,它在天空中,距离我们大约433光年。观测数据表明,“勾陈一”其实并不是单独的一颗恒星,而是一个“三星抱团”的组合,天文学上称之为“三合星系统”。也就是说,我们肉眼看到的北极星,实际上是由三颗恒星组成的。

       “挑大梁”的当然是最亮的那颗,称为“北极星Aa”,它是一颗“黄超巨星”,其质量约为太阳的5.4倍,半径约为太阳的37.5倍,光度可达到太阳的1260倍左右,我们的肉眼能清楚看到的,主要就是这颗恒星发出的光。

       实际上,北极星的定义就是“我们肉眼可见的最靠近北天极的恒星”,用大白话来讲,北极星就像是一个称号,夜空中的恒星谁离“北天极”最近,并且足够亮,能被我们看到,谁就能获得这个“尊贵”称号。

       如果现在的北极星,在未来离开了“北天极”,那它就不能被称为北极星了,其称号则会由当时的另一颗“我们肉眼可见的最靠近北天极的恒星”所取代。

▲地体自转轴对准北极星

       也许有读者会问,地球除了自身旋转,还有绕太阳旋转,会不会转着转着,其“自转轴”就偏离了“北极星”呢?这种情况在短时期内,是不会发生的。

       由于北极星在天空中离这个“北天极”非常近,因此在地球自转的过程中,它在天空中的位置变化极为微小,我们根本就察觉不到,所以在我们眼中,它就一直在天空中位于正北方。因为北极星距离我们实在太远了(433光年),地球绕太阳这点儿“小圈圈”造成的视角变化,对于那么遥远的北极星来说,完全可以忽略不计。

       虽然北极星本身不是静止的,它和我们太阳系一样,也在宇宙中“飞驰”,彼此之间也有相对运动。但是,同样的道理,因为距离太远,这点相对运动,造成的北极星在地球夜空中的视位置变化,也是极其微小的,没有个几千几万年的时间,根本察觉不出来。

▲总是对准地球轴心的北极星

       学员也许又要问了,短时间内察觉不出来,时间长了肯定会察觉出来,随着时间的流逝,北极星最终会离开“北天极”,到那个时候,它还是北极星吗?

       如果现在的北极星在未来离开了“北天极”,那它就不能被称为北极星了,其称号则会由当时的另一颗“我们肉眼可见的最靠近北天极的恒星”所取代。

       需要知道的是,对准地体“轴心”的“北极星”,实质上,是中华先哲为了确立地体轴心,而选定的测定整体天地结构的“空中坐标”所以,天文观测中的北极星,总是对准地球轴心。