在北半球的夜空中,有两组星星非常引人注目,它们就是北斗七星和北极星。北斗七星是大熊座的一部分,由七颗亮星组成,形状像一个勺子。北极星是小熊座的一部分,也是天空中最靠近北天极的一颗亮星。如果我们用北斗七星的勺口两颗星连线,向外延伸五倍的距离,就可以找到北极星。
有一个谚语:“斗柄指东天下皆春,斗柄指南天下皆夏,斗柄指西天下皆秋,斗柄指北天夏皆冬。”这句话告诉我们,北斗星的斗柄指向会预示着春夏秋冬的交替。而北斗七星的斗柄在春、夏、秋冬四个季节里面分别指向了东南西北,这就意味着在一年之中,北斗七星的斗柄在天上转了一圈。
但是,无论北斗七星的斗柄指向哪里,斗口最末端的天旋和天枢连线的延长线五倍距离的地方都是北极星,这个是不变的。这意味着北斗七星在围绕着北极星转动了。
难道北斗七星和北极星之间是有什么神秘的联系?导致它们在天空中一直相互围绕着,指引着我们的四季更替?
为什么北斗七星总围绕着北极星转呢?这其实是一个视觉上的错觉。
实际上,并不是北斗七星在转,而是地球在转。地球每天绕着自己的轴心旋转一圈,这个轴心就是地轴。地轴在空间中并不垂直于地球的公转轨道平面,而是有一个23.5度的倾角。这个倾角导致了地球上的四季变化和昼夜长度的差异。
由于地轴的存在,我们从地球上看到的夜空也会随着时间而变化。当我们看到一颗恒星时,其实是看到它在某一时刻与地轴相交的点。随着地球的自转,这个点也会沿着地轴旋转。因此,我们看到的恒星也会在天空中画出一个圆形的轨迹。这个圆形的轨迹叫作恒星日周运动。
恒星日周运动的半径取决于恒星与地轴之间的夹角。如果恒星正好位于地轴上,那么它就不会运动,始终保持在同一个位置。这样的恒星叫作极点恒星。如果恒星与地轴垂直,那么它就会画出一个最大的圆形轨迹。这样的恒星叫作赤道恒星。如果恒星与地轴之间有一个中间角度,那么它就会画出一个介于两者之间大小的圆形轨迹。
现在我们回到北斗七星和北极星。由于地球位于太阳系内部,在银河系中运动,在宇宙中运动,所以地轴并不是固定不变的。它会受到其他天体的引力影响,产生一种叫作岁差的现象。岁差就是地轴在空间中缓慢地旋转,形成一个圆锥形的轨迹。这个过程非常缓慢,需要约26000年才能完成一次。因此,地轴的指向也会随着时间而变化。
这就意味着,北天极的位置也会随着时间而变化。在历史上,北天极并不总是指向北极星。
在公元前3000年左右,北天极指向的是御夫座的一颗恒星,叫作御夫四。
在公元前1000年左右,北天极指向的是龙座的一颗恒星,叫作勾陈二。
在公元前500年左右,北天极指向的是小熊座的一颗恒星,叫作小熊五。
在公元前200年左右,北天极指向的是小熊座的一颗恒星,叫作小熊四。
在公元1000年左右,北天极指向的是小熊座的一颗恒星,叫作小熊三。
在公元2000年左右,北天极指向的就是我们现在看到的北极星了。
由于岁差的影响,未来的北天极也会发生变化。
在公元3000年左右,北天极将指向仙王座的一颗恒星,叫作仙王六。
在公元4000年左右,北天极将指向仙王座的一颗恒星,叫作仙王五。