天文基础知识——北极星

北极星：

人们长期观察星空，会感觉天上的恒星都是固定在天球表面上的。但是从地球上看，随着天球自东向西旋转，会看到星辰东升西落。地球是在围绕一个假想的地轴旋转，这个地轴的延长线与天球的交点，就是极点。北极星，是最靠近北天极的一颗星。因为北极星正好位于天球的北极点，所以看起来北极星就好象是不动的，而且象是在天球的中心。所以古人认为北极星就是“天的中心”。

     《史记·天官书》：“中宫，天极星。其一明者，太一常居也。”

     《宋史·天文志一》:“极星之在紫垣，为七曜、三垣、二十八宿众星所拱，是为北极，为天之正中。” 古人特别重视北极星，称其为“中宫”。以之为标准，合周围各星为一垣，称紫微垣。是为天帝之室，太一之精。

  《天官书》载以太一为中心，其附近有作为“三公”、“正妃”、“后宫”的星座，更有藩臣在它们附近作侍卫。但是，司马迁所说的紫微垣中心的北极星，却不是我们今天看到的那颗北极星。

古今北极星不是同一颗星：

我们知道地球围绕太阳运转，太阳则是围绕银河系的中心在不停运行中。地球自转轴之北极指向的天空以每年15角秒的速度运动，因此，北极星并不是位置永远不变的某一颗星。两周时期，以天帝星为极星。因为它靠近北天极，看起来所有的恒星都围绕它转，古人便认为它是天上的天子，故名帝星。又在紫微垣的中心，所以又叫紫微星。现代天文学命名为小熊座β星(中文名北极二)。在这之前的极星，是天龙座α星，中国古称右枢。隋唐迄宋，以天枢星为极星（北极五）。宋以后至今，以勾陈一（小熊座α星）为北极星（西名塞纳久[Cynosure]。此星位于小熊座小熊的尾巴尖处。

在英文中，Cynosure又有吸引中心的意思，即表达众星围绕勾陈一转动的意思）。

到公元4000年前后，仙王座γ星将成为北极星。到公元14000年前后，天琴座α星织女一将成为北极星。地球自转轴这样摆动一周的时间，大约是25800年。大约公元28000年北天极又会重新指向小熊座α星。

如何辨认北极星:

在北斗七星前端的天璇和天枢两星之间连一条直线，再向天枢方向延长5倍的距离，便遇到颗明亮的2等星，就是北极星。（如图）

今天所见的北极星(即勾陈一)的亮度已经基本到了城市中普通天气夜晚人眼分辨极限，所以在北方天空中除非夜晚天气非常晴朗没有污染，否则很难被肉眼直接找出。

北极星的作用:

古人利用北极星辨认方向和航海的远近，并利用它和北斗辨别方向、定季节。

      《淮南子·齐俗训》：“夫乘舟而惑者，不知东西,见斗极则寤矣。”

民间把北极星称为定盘星。牵星术，就是利用北极星的位置及其与海平面的角高度来确定航海中船舶所走位置及航行方向的方法，因此又称为天文航海术。

原理：牵星术的工具叫牵星板, 用优质的乌木制成。一共十二块正方形木板，最大的一块每边长约二十四厘米，以下每块递减二厘米，最小的一块每边长约二厘米。另有用象牙制成一小方块，四角缺刻，缺刻四边的长度分别是上面所举最小一块边长的四分之一、二分之一、四分之三和八分之一。比如用牵星板观测北极星，左手拿木板一端的中心，手臂伸直，眼看天空，木板的上边缘是北极星，下边缘是水平线，这样就可以测出所在地的北极星距水平的高度。高度高低不同可以用十二块木板和象牙块四缺刻替换调整使用。求得北极星高度后，就可以计算出所在地的地理纬度。