大家好,我是魅力科学君,今天我们要聊的话题是:北极星是什么样的恒星?为什么它可以一直在天空中位于正北方?好的,我们不说废话牛鑫所,这就开讲。
现在我们所看到的北极星,被称为“勾陈一”,在天空中位于小熊座,距离我们大约433光年,由于它在这个星座中视亮度最高,因此它也被称为小熊座α星。
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,天文学上管这叫“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,我们可以将它称为“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。
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另外两位成员,我们可以将其分别称为“北极星Ab”和“北极星B”,它们的质量分别约为太阳的1.26倍和1.39倍。这三颗恒星的运行状态可以简单地描述为,“Aa”和“Ab”这两颗恒星组成了一个双星系统,而“B”星则远远地围绕着这个双星系统运行。
要理解北极星为什么可以一直在天空中位于正北方牛鑫所,我们需要了解一个被称为“北天极”的概念。简单来讲,地球一直在自转,其自转轴朝北的一端延伸出去,跟我们头顶上的“天球”(就是我们看到的整个天空)相交的那个点,就是“北天极”。
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就极为微小,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。
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你可能会问,地球不是还绕着太阳公转吗?难道对北极星的位置没影响?影响肯定是有的,但是因为北极星离我们实在太远了(433光年啊),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。这就像是你看远处的一座高山,你在这边走,那山的位置看起来还是没啥变化一样。
还有,北极星本身也不是静止的,它和我们太阳系也在宇宙中各自“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。
你可能又会问了,短时间内察觉不出来,但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”牛鑫所,到那个时候,它还是北极星吗?
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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,谁就能获得这个称号。
所以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”取代。
需要知道的是,尽管地球的公转和太阳系的运动,对地球夜空中那些恒星的视位置变化影响极其微小,但有一种现象却能加速这个变化过程,是什么呢?答案就是:地球进动。
简单来讲,由于地球不是一个完美的均质球体,月球和太阳对其的引力作用也就不是绝对均衡的,而这种情况就会产生一个扭矩,进而导致地球的自转轴不能保持在空间的同一方向上,而是会绕着地球与黄道平面垂直的轴线做周期性的圆周运动。
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这种现象就被称为地球进动,根据科学家的测算,其周期约为2.6万年,也就是说,地球自转轴北端指向的“北天极”,在星空背景上也会以2.6万年为一个周期,画一个大大的圆圈。
所以一个简单的道理就是:既然“北天极”的位置都变了,那原来离它近的恒星,也就慢慢就远了,而原来离它远的恒星,可能就转到它附近了,如此一来,北极星这个称号就会由不同的恒星“轮换”。
相对而言,这可比地球的公转和太阳系的运动所造成的影响快得多了,实际上,“勾陈一”获得北极星的称号,其实也就只有800多年的时间,科学家推测,它将在大约500年后偏离“北天极”,届时的北极星称号将由“勾陈四”获得,而在大约800年后,北极星又将是“少卫增八”,随后,另外的恒星又会将其取代。
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(↑“少卫增八”之后将获得北极星称号的部分恒星列表)
好了,今天我们就先讲到这里牛鑫所,欢迎大家关注魅力科学君,我们下次再见。
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