離開了天狼星,讓咱們前往這場銀河系之旅的第三站:與咱們相距433光年的北極星。
如果說天狼星是夜空中最亮的星,那么北極星就是夜空中最有名的星了。它之所以會如此有名,首要是因為它占有了夜空中的一個十分特別的方位。為了說清楚這個方位究竟特別在哪里,讓我先從地球的自轉講起。
眾所周知,地球一向都在做兩種運動:公轉和自轉。下面這張圖就展現了地球公轉和自轉的狀況。咱們在太陽系之旅中講過,地球一向在一個固定的平面中繞太陽公轉,這個平面就是黃道面。此外,因為自轉,地球自身也鼓起了一個赤道;把赤道向太空中無限延伸,所得到的平面就是赤道面。需求著重的是,黃道面和赤道面并不重合,兩者之間存在著一個23.4°的夾角
事實上,正是地球公轉帶來了四季變遷,正是地球自轉帶來了日夜替換。
除此此外,因為地球的自轉,天上那些星斗的方位也會不斷地發作改動。這就像是你在一個房間里不停地轉圈,會看到房間里各種家具的方位在不斷改動相同。當然,并非一切家具的方位都會發作改動。比如說,坐落你頭頂正上方的吊燈的方位就一向固定不變。相同的道理,坐落地球“頭頂正上方”(科學的說法是“北天極”,也就是地球自轉軸與天球在北方的交點)的天體,其方位也不會隨地球自轉而發作改動。而與北天極最接近的天體(它和地球的連線,與地球自轉軸構成了一個夾角,其巨細還不到1°),就是咱們要旅游的北極星。
換句話說,如果把天球幻想成一個巨大的房間,北極星就是這個房間正上方的吊燈。
正因為如此,咱們常常可以看到如下圖所示的一些延時地理拍攝著作:其他一切的天體,都在沿那些同心圓的軌道運動。只需北極星,簡直一動不動地停止在這些同心圓的中心,宛如一個一向占有舞臺C位的天皇巨星。
現在問題來了:北極星能永久居高臨下、一向強占北天極這個特別的方位嗎?答案是否定的。
最早意識到北極星不會永久占有夜空C位的人,是咱們的老朋友、古希臘聞名地理學家喜帕恰斯。
雖然貴為三角學之父,喜帕恰斯的生平閱歷早已消失在前史的迷霧中。現在人們只知道,他出生在小亞細亞半島的尼西亞(坐落土耳其境內),后來長時刻定居在希臘的羅德島。從公元前162年到公元前127年之間,他一向在進行地理觀測。除此以外,人們對喜帕恰斯就簡直一無所知了。
聽說,喜帕恰斯至少寫過14本書,不過一本也沒能撒播下來。可能有些讀者會奇怪了:“這么一個虛無縹緲、簡直什么閱歷都無據可考的人,為什么能取得如此之大的名聲呢?”答案是,他的科學奉獻被寫進了一本劃年代的地理學巨作,那就是咱們在旅游太陽系時介紹過的托勒密的《至大論》。
依據《至大論》的記載,在公元前127年,喜帕恰斯做出了一個十分嚴重的發現,那就是聞名的歲差。
為了介紹什么是歲差,讓咱們先回憶一下在太陽系之旅中講過的天球的概念。從古至今,地球一向在同一個平面內繞太陽公轉,這就是所謂的黃道面。此外,咱們可以把整個夜空幻想成一個巨大的球面,也就是所謂的天球。把黃道面無限延伸,終究會與天球相交成一個圓(即下圖中那個赤色的圓)。在地球上看來,這個圓就是太陽在天球上運動的軌道,也就是所謂的黃道。
正如咱們可以用經度和緯度來符號地球表面恣意一點的坐標,咱們也可以用黃經和黃緯來符號天球上恣意一點的坐標。這意味著,天上的一切天體,都有一個歸于自己的、用黃經和黃緯來符號的天球坐標。
公元前127年,喜帕恰斯測出了黃道鄰近的1000多顆恒星的黃經和黃緯,并把他的丈量成果與前人的丈量成果進行了比照。喜帕恰斯驚奇地發現,這些恒星的黃緯沒有發作改動,但它們的黃經卻向西發作了全體性的偏移(與太陽在黃道上的運動方向相反)。據此,喜帕恰斯估測每年的晝夜平分點(黃道上的兩個白天和黑夜均為12小時的方位,也就是春分點和秋分點)會在黃道上向西移動,大約100年會移動1°。這個地球的晝夜平分點在黃道上全體偏移的現象,就是所謂的歲差。
趁便多說一句。在《至大論》中,托勒密對喜帕恰斯的研討進行了拓寬,證明了歲差不但影響接近黃道的那些星星,還會影響天上一切的天體。
但無論是喜帕恰斯仍是托勒密,都只是單純地發現了歲差現象,而無法解說發作這個現象的原因。事實上,這是一個遠遠逾越他們那個年代的超級難題。要再過1800年,也就是要一向比及17世紀末,才會有一個更巨大的科學家在一本更巨大的巨作里解說歲差的奧妙。此人就是咱們的老朋友艾薩克?牛頓爵士。當然,那本巨作就是咱們在太陽系之旅中介紹過的《自然哲學的數學原理》。
地球自轉軸進動的另一個重要影響,就是咱們前面提到過的“北極星不會永久占有夜空的C位”。換句話說,跟著地球自轉軸的進動,可以占有北天極這個特別方位的“北極星”也會不斷改換。不過與陀螺不同的是,地球自轉軸進動的速度十分慢。依據現在的地理觀測,北天極大約要花77年才會移動1°。換句話說,大約要花25770年的時刻,地球的自轉軸才可以轉上一圈。也就是說,雖然地球的北天極有朝一日會違背北極星,只需再等上將近26000年的年月,它還會從頭回到北極星的身旁。














