北极星的具体指代是变化的,周期是26,000年,原因是地球自转轴的进动。
那么看起来这么长的周期,我们结合古人的资料能不能感受到北极星的变化呢?是可以的。
实际上我们知道古人定义的紫微垣和现在的北纬35度恒显圈并不重合,但2500年前就是重合的。上古时代的北极星并不是现在的勾陈一(小熊座 ),而是帝星(小熊座 )。中古时代的北极星转移到鹿豹座的纽星(下引图中天枢是容易误解,据 @尞祡 提示改),元明以后北极星才是我们现在的勾陈一。
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补一张图 《星空帝国》p32
因为地球密度足够大,在自转离心力下依然保持了很圆的轮廓,日月引力制造的自转轴“进动”太小。所以人类几十年的生命看不出北极位置变动。
宇宙中,任何物体的运动都可以分解为平动和转动,地球也不例外。地球绕太阳公转,随太阳系前进,本质上都是(路线复杂的)平动;而地球自转是转动。
由于周围的恒星足够远,平动几乎不会改变恒星在我们眼中的位置,好比你坐老式火车经过一片旷野,50公里外的山峰和你的相对位置仿佛不动。
对于附着于地球表面的生物来说,转动的效果就是整个宇宙都在旋转,一昼夜(恒星日)旋转360度,唯有南北两极对应的两颗星(如果存在的话)不动,即南极星和北极星。换句话说,只要自转轴不动,北极星和南极星就比较稳定。
正常情况下说,自转轴是很稳定的,因为角动量作为一个矢量也守恒,只有输入一个力矩,自转轴才会以矢量合成的方式有所变动。天体之间的相互作用力基本上可以简化为作用于质心的引力,大多数情况下没有力矩输送,所以地球自转轴比较稳定,北极星的位置不变。
但凡事有例外——地球并不是一个精确的球体,自转把地球赤道附近甩出一个并不精确对称的环状隆起。而地球自转平面(赤道)和月球公转面(白道)之间有倾角。结果朝向月球的隆起和远离月球的隆起受额外的吸引力,两个引力有夹角,合成起来,对地球施加了附加力矩,自转轴因此有轻微晃动。
这个晃动就是地轴的“进动”,地轴的延长线在天球上以很小的圆圈旋转,2.6万年一个周期。北极星也因此在在天球上一个小圆环范围内切换。公元14000年的时候,织女星就会成为北极星。
所以,你问北极星的位置为什么不变,原因就在于地球总体上足够圆,赤道附近的隆起太小,不足以造成强大的进动。在人类生命周期内观测,地轴几乎没有旋转,北极星当然也就不动了。
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