《十萬個為什麼之遨遊宇宙》系列內容由
“科學維他命”獨家原創，用語言、圖片和視頻的方式帶你認識地球，瞭解星星，探索宇宙，每天幾分鐘有趣有料的知識，幫你成為科學小達人。北極星不等於北天極，迷路了就找大熊座...
關鍵詞1：北極星、北斗七星
我們把天上的星星想象成分佈在一個球面一即天球上。 地球自轉軸與天球相交於兩個交點，與地球北極對應的叫北天極。北天極附近有一個小熊星座，其中最亮的一顆星小熊座a被稱為“北極星”，它非常靠近北天極現在的位置，兩者相距不到1°，因此成了指示北方的天然標誌。看到那顆北極星自然顯得有莊嚴，如同萬物之主一般。中國天文學體系中，把它看做天上的宮殿，叫做紫微垣。所以孔子有云：“為政之德，譬如北辰，居其所而眾星拱之”，或者是杜甫的“北極朝廷終不改，西山寇盜莫相侵”。
小熊星座是相對固定的，然而，地球自轉軸在太空中所指的方向，卻並非固定不變。因為地球並非完美的圓球，它的赤道部分稍微突出一些，而兩極部分則略為扁平。此外，地球的自轉軸與地球公轉軌道平面(即黃道面)相交成約66.5°的夾角，而太陽對地球的引力是沿著黃道面方向，與地球的赤道面成大約23.5°的交角，月亮對地球的引力也在此方向附近。這樣一來就產生了一種拉力，要把地球赤道突出的部分拉到黃道面內去。可是，地球在自轉，轉動的慣性使得地球自轉軸圍繞著通過地球中心並與黃道面垂直的軸線旋轉出一個圓錐。地球自轉軸的這種運動，稱為進動。
由於地球自轉軸的進動，北天極在天球上相對於恆星的位置以大約26000年為週期畫出一個很大的圓。這個圓的半徑所張的角度就等於地球赤道面與黃道面的夾角，也就是約23.5。由此可知，我們今天看到小熊座a星非常靠近北天極，只是一種暫時的巧合。四五千年前，北天極在天龍座a星(中國古代稱為“右樞”)附近，可是，右樞星是一顆不起眼的4等星，讓它來充當“北極星”的角色，實在是勉為其難了。於是周、秦時代，我們的祖先以“帝星”為北極星，這顆恆星即小熊座β星，是一顆2等星。隨著時間流逝，北天極慢慢向小熊座a方向移動，使得它越來越成為名副其實的“北極”星。然而這種趨勢不會永遠持續下去。到2100年左右，北天極與小熊座a的角距離達到最小(約28')之後，北天極就會慢慢離開小熊座a。再過12000年，北天極將移動到織女星附近，織女星會成為新的北極星。它是一顆非常明亮的星星，尋找起來比現在的北極星要容易得多。
與北天極的變遷相對應，地球自轉軸的進動還會產生歲差運動。地球赤道面向外延伸與天球面相交的軌跡稱為天赤道；黃道面向外延伸，與天球面相交的軌跡則稱為黃道。天球上黃道與赤道的交點，即為春分點。由於進動的作用，春分點每年會沿著黃道自東向西移動約50”的角度。由於春分點的移動，太陽每年同一時刻在天空中的位置就會發生微小的偏移，經過長時間積累後，就會發現每年的同一時刻，太陽相對於恆星背景的位置是在移動的，這種運動就稱為歲差運動。
北極星形成的小鬥形狀，令人想起了更大、更亮的大熊星座的北斗七星，不過這兩個星座的勺子是朝著相反方向的。
北斗七星屬大熊星座的一部分，它是由天樞、天璇、天璣、天權、玉衡、開陽、瑤光七星組成的。古代中國人民把這七星聯繫起來想象成為古代舀酒的鬥形。北斗七星是圍繞著北極星運動，古人就根據初昏時斗柄所指的方向來決定季節：斗柄指東，天下皆春；斗柄指南，天下皆夏；斗柄指西，天下皆秋；斗柄指北，天下皆冬。（古籍《鶡冠子·環流篇》）
我們都知道北斗七星可以辨別方向，找到天樞（大熊星座α）和天璇（大熊座β），延長它倆的連線就可以找到北極星。而沿著彎曲的勺柄出去還可以找到牧夫座的大角星。你還了解北斗星的哪些功能嗎？
北斗七星可以確定月份：斗柄指向地面上的方位,可以確定四個季節的中間日期,二至二分的所在月確定之後,進而確定其他月份；北斗七星可以確定時辰：對於我國長江以北地區,無論在北極星之上或北極星之下時,它們永遠位於地平線之上,在夜間的任何時刻都能看到。北斗繞北極星一晝夜旋轉一週，正好起到時針指示時間的作用：每旋轉15°即是1小時。近現代鐘錶就是受到北斗晝夜旋轉原理的啟發而發明。
北斗七星組成的圖形並非永遠不變。北斗七星是七顆恆星，始終在天空中作緩慢的相對運動，其運動導致北斗七星組成的圖形也在變化。其中五顆星以大致相同的速度朝著一個方向運動，而“天樞”和“搖光”則朝著相反的方向運動。因此，在漫長的宇宙演化中，10萬年前的北斗七星圖和10萬年後將要看到的圖形，都和今日的大不一樣；10萬年後，我們就看不到這種柄杓形狀了。
閱讀更多 科學維他命 的文章
