在没有手机的年代,夜里认方向靠一句口诀:斗柄指东,天下皆春;斗柄指南,天下皆夏。可真要用它找北,靠的不是勺柄,而是勺口那两颗星。把它们的连线延长出去,尽头就是北极星。
指极星是天枢(大熊座 α)与天璇(大熊座 β),两星角距约 5.4 度,从天璇向天枢方向延长约 5.3 倍,就落在北极星附近。北极星并不是固定的某一颗:岁差让天极每 25772 年绕行一周,公元前 3000 年前后它是右枢,约 1.4 万年后会轮到织女星。
指极星是天枢与天璇,连线延长约五倍
北斗的勺口由天枢、天璇、天玑、天权四星围成,天枢与天璇位于勺口外缘,连线正好指向北天极。
这两颗星在北斗里亮度并不突出:天枢 1.79 等,天璇 2.37 等。选它们当指针,看中的是位置——连线方向与天极的偏差很小,而且两颗星都够亮,容易辨认。
实际操作时,把天璇放在下方、天枢放在上方,沿着这条线继续往上找,大约在天枢之外再走五个「天璇到天枢」的距离,就能看到北极星。
这个「五倍」是角度比,不是距离比
天璇与天枢的角距约 5.4 度,天枢与北极星的角距约 28.5 度,两者相除约 5.3。所谓五倍,指的是天球上的角度比例。
这一点常被误解成「北极星离天枢的距离是天枢离天璇的五倍」。真实的空间距离完全不是这个关系:天枢约 123 光年,北极星约 433 光年,天璇约 80 光年,三者并不在一条直线上。
天球上的比例只是投影。任何两颗星在天空中的角距,都不能直接换算成空间距离,除非另外知道它们的距离。
北极星不是永远那一颗
地球自转轴像陀螺一样缓慢摆动,周期约 25772 年,这叫岁差。天极因此在北天划出一个半径约 23.4 度的小圆。
公元前 3000 年前后,最靠近天极的亮星是天龙座 α,中国星官称右枢。古埃及人在建造金字塔的年代,北极星就是它。
今天最靠近天极的是小熊座 α,即勾陈一,距天极约 0.65 度,还在缓慢靠近,大约在 2100 年前后达到最近。再往后约 1.4 万年,织女星会接替这个位置。
所以「北极星」是一个职位,不是某一颗星的名字。它指的是当时最靠近北天极的亮星,任期由岁差决定。
北斗七颗星并不在同一个距离上
七颗星里有五颗——天璇、天玑、天权、玉衡、开阳——都在 80 光年上下,同属大熊座移动星群,确实来自同一片星云。天枢约 123 光年,摇光约 104 光年,这两颗只是恰好路过。
这意味着北斗的形状是暂时的。五颗成员星以相近的速度朝同一方向漂移,另外两颗各有各的运动方向,几万年后这把勺子的轮廓会明显变形。
北斗的周年转动则是另一回事:它绕北极星一年转一圈,斗柄的指向随季节改变。古代用斗柄指向定四季,依据的正是这个周年视运动。
| 参数 | 数值 | 口径与来源 |
|---|---|---|
| 天璇至天枢角距 | 约 5.4 度 | 赤经赤纬换算 |
| 天枢至北极星角距 | 约 28.5 度 | 同上 |
| 延长倍数 | 约 5.3 倍 | 两者相除 |
| 北极星距天极 | 约 0.65 度 | 2026 年前后星历 |
| 岁差周期 | 约 25772 年 | 天文常数 |
| 北极星距离 | 约 433 光年 | 依巴谷视差 |
哪些是观测,哪些还是推断
常见问题
低纬度地区能看到一部分。北纬 25 度以南,北斗贴近北方地平线,摇光等星可能落到地平线以下;南半球大部分地区看不到完整的北斗。
不是。它约 2 等,在全天排名二十开外。它之所以重要,是因为位置几乎不动,而不是因为亮。
因为斗柄指向随周年变化。黄昏时斗柄指东对应春季,指南对应夏季,依此类推。这条经验在先秦文献里已有记载。
延伸阅读
- 《史记·天官书》,中华书局点校本
- 潘鼐《中国恒星观测史》,学林出版社,1989
- 依巴谷星表说明页,欧洲空间局,1997(cosmos.esa.int)