现代观测早已证明,宇宙中的所有天体包括恒星,都在不停的运动,而且速度还挺快,最慢也每秒十几二十公里,快的每秒数百上千公里。按道理,星辰之间的距离与位置就在不断的变化,古代人们看到的星空,就应该与我们今天看到的星空完全不一样。但是事实,古籍中记载的一些星斗,如北极星、北斗星,与今天我们看到的几乎一样,为什么会这样呢?

当然,不变的只是恒星。
肉眼能在夜空看到的全天星星最多也就六千多颗,除了月亮和金木水火土5颗行星,其余的都是恒星。几千年前,古人就对这些星辰予以了记载,这些被记载的星辰,位置和相互之间形成的关系图像,至今没有变,比如北斗星还是那种勺子状,勺柄勺身还是那个样子;北极星也还是在北极上空,为人类指引着方向。
但观测角度还是有些变化的,如北斗星斗柄不同时间和季节的指向,与古代就有偏差。其余恒星的观测角度也有变化。这些变化并没有改变恒星之间的方位关系,只是角度有移动而已。这种变化是由于地轴摆动,专业的叫法为“进动”或“岁差”。
是由于太阳和月亮对地球赤道隆起部分的引力矩作用,导致地轴形成摆动现象,由此轴心指向的天区就不固定,而是在遥远天际画了一个虚拟的圆圈,自转轴就像时钟的秒针一样,顺着这个圆圈转动,转一圈约需25771年。
在这25771年里,地球北极轴遥指的天际,哪颗亮星靠得最近,就是北极星。由于地轴在圈圈上移动,位置并不固定,因此北极星也就并非哪一颗固定的恒星,而是凡在这个圈圈附近的亮星,都是北极星的备选代表。

所谓亮星,就是人眼能够较容易看到,否则怎么指明方向呢?
星星的在人眼中的亮度按视星等排名,视星等的数值越小代表星星越亮,科学家们将肉眼能看到的最暗视星等定为6等,因此,备选北极星的亮度一般要≥视星等5等。
根据上述条件,在地轴岁差形成的这个圈圈上,候选的北极星大致有10颗,它们是:小熊座的勾陈一(α UMi)、北极二(β UMi)、北极一(γ UMi)、少卫增八(ζ UMi)、少卫增七(η UMi),它们的视星等分别约为1.97、2.08、3.05、4.25、4.95等;仙王座的天钩五(α Cep),视星等约为2.44等;天鹅座的天津四(α Cyg),视星等约为1.25等;天龙座的右枢(α Dra)、紫微右垣一(κ Dra),视星等分别约为3.65、3.80等;天琴座的织女星(α Lyrae),视星等约为0.03等。
这10颗恒星作为北极星候选恒星,在25771年一个轮回的周期中轮流当值,现在当值的是勾陈一,就是现在指引我们方向的北极星,其当值时间从公元前100年开始,直到现在,还将继续当值下去,直到公元2800年,渐渐远离北极轴指向的天区,之后,北极一将接替勾陈一成为北极星,但亮度比勾陈一稍差。
由于这些备选北极星的恒星并非均匀分布在天区的圆圈上,因此各自当值的时间并不一样,而是有长有短,短的如天勾五,只能当值150年左右;勾陈一则从公元前100年当值到现在,还要当值到2800年,“任期”长达2900年。
当然,这种恒星位置变化,只是由于人类从自己不同观察视角得到的变化,肉眼看到的这些恒星之间并没有发生位置变化。因此,这种观测,不能反映恒星位置本身发生变化。
因此,古人将这些发光且似乎永恒不变的天体称为恒星。
但恒星真的是永恒不变吗?非也。只是相对人类的寿命,或者说人类短暂的文明史来说,看似永恒。人类有记载的历史才有几千年,而随便一颗恒星的寿命都是以亿年计,且距离人类都非常遥远,远得超乎想象。
除了太阳系唯一恒星太阳以外,其余所有恒星的距离都是以光年计。1光年约为9.46万亿公里,最近的恒星比邻星,距离我们有4.22光年,也就是约40万亿公里。但比邻星太小,质量只有太阳的0.12倍,视星等只有11等,人类肉眼根本看不到。能看到最近的恒星是αA星,也叫南门二A星,是比邻星同一个三合星系统中的老大,距离我们约4.365光年,质量为太阳的1.1倍,视星等约为0.01等,是一颗很亮的恒星。
银河系就像一个大圆盘,在不停的转动,太阳距离银河系中心约2.6万光年,在太阳所在盘面位置的恒星,都在围绕着银心公转,速度约每秒220~250公里。这些恒星就像高速公路上的汽车,朝着一个方向,互不干扰的运动。但这些恒星在大方向不变的前提下,也会相互有所靠近或远离,相对速度约每秒20公里。
这样,恒星之间的距离也就会改变,在人类视角,恒星相互关系方位也应该会变化。但这种每秒十几二十公里的变化,相对恒星之间以及与人类之间数光年级的距离,实在是太小了,小到几千年肉眼根本看不出这种变化。

我们以北斗七星为例,分析一下这个星座中的恒星组合及其变化。
北斗七星是古人观察天象和预测吉凶祸福非常重要的星斗,被赋予许多神话乃至神秘传说。但北斗七星只是像银河系中数千亿颗恒星一样,并没有什么特别,就是一些普通恒星的随机组合,只是在人类视角看来,形成一个像勺子形状,由此带给人类无限遐想而已。
北斗七星在星图上隶属于大熊座,是大熊座中最亮的恒星。北斗星这个区域并不是只有七颗恒星,只是其中的七颗较为明亮罢了。七星之间相隔很远,也不相互隶属,从斗身到斗柄的顺序依次为:天枢(大熊座 α)、天璇(大熊座 β)、天玑(大熊座 γ)、天权(大熊座 δ)、玉衡(大熊座 ε)、开阳(大熊座 ζ)、摇光(大熊座 η)。
七颗恒星质量最大的是处于勺柄尾巴上的瑶光,约为太阳质量的6.1倍,距离我们约为104光年,视星等约1.8等;质量最小的是勺柄与勺身连接处的天权,约为太阳质量的2.1倍,距离我们约81光年,视星等约3.30等;最远的天枢距离我们123光年,最近的天璇距离我们79光年。
人类肉眼观测起来,从古到今几千年,北斗的形状似乎没有什么变化,但如果采用现代仪器严格测量的话,变化还是有的。因为这些恒星都在以每秒10~20公里的速度自行运动,但这个速度相对与它们之间以及与我们的距离,实在太渺小了,因此几千年乃至上万年时间,在人类肉眼中很难看出变化。
我们可以简单计算一下这种变化:如果两颗恒星按照每秒20公里相向而行,1年就相互靠近了约6.3亿公里,1万年就相互靠近了6.3万亿公里。而1光年为9.46万亿公里,也就是说恒星之间相互运动了1万年,变化也只有半光年多点。而这七颗星之间的空间距离至少都有十几到几十光年,1万年变动比例极小,肉眼是很难分辨。

但既然有变化就不是永恒的,通过现代科学仪器观测,北斗七星每颗恒星都有自行运动,在人类视角里,就有相互离开或靠拢的趋势。这种变化在短期内肉眼看不出来,但在10万年时间跨度上,就能够明显的看到位置和组合的改变了(见上图)。
人类肉眼看到夜空中的星星,除了几颗太阳系内的行星,其余的都是银河系的恒星,这些恒星也和北斗七星一样,每时每刻除了围绕着银河系公转,也在自行运动,但这种自行运动相对与我们的距离和恒星之间的距离,都是很缓慢的,从古到今肉眼都难以看出变化,但经历10万年跨度,位置都会有明显的变化。
因此,如果有幸在10万年后观察星空,就能够看到像上图那样的北斗星了,形状有点像高高扬起的装载机挖斗。
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