每天晚上,只要你在北半球抬頭找到北極星,就能大致辨認北方。幾千年來,水手靠北極星渡海,探險家靠它辨識方位,莎士比亞甚至讓凱撒在劇中說:「我如北極星一般恆定不變。」但這句台詞,其實是一個有趣的天文時代錯誤,因為在凱撒的時代,當時的北極星根本還不是「北極星」。而且,總有一天,北極星也會失去這個位置。

北極星憑什麼是北極星?
如果要嚴格來說,北極星不是某一顆永遠固定的星,在歷史的長流中,不同時代,只要是位於北天極附近、適合用來辨識北方的恆星,我們就可以稱為他北極星,而且,很多年代其實根本沒有一顆夠亮、又足夠靠近北天極的星,可以稱得上是「北極星」。

以天文的角度而言,地球的自轉軸,理論上指向天空中一個固定的點,這個點叫「北天極」。目前,最靠近這個點的亮星,正好是小熊座的北極星,兩者之間的角距離小於1度,看起來幾乎完全靜止不動,於是就被人類拿來當作辨別方向的基準。
但是問題來了,地球的自轉軸,其實真的沒有永遠固定不動。
真正的原因:地球在「晃」
地球不是一顆完美的球體,而是在赤道略微凸起。太陽和月球的引力,會不斷拉扯這個凸起的部分,就像有人在轉動中的陀螺邊緣輕輕推了一下,陀螺不會倒下,但軸心會開始緩慢地畫圓。
地球的自轉軸,正在做同樣的事。這個現象叫做「地軸進動」,也就是所謂的「歲差」,早在西元前150年,古希臘天文學家喜帕恰斯就已經發現了它的存在。這個地軸進動是有一個週期性的,整個週期,大約需要25800年(精確值約25770年)才能繞完一圈。也就是說,北天極並不是釘在天空中的一個點,而是在緩緩描繪出一個巨大的圓圈,而誰能坐上「北極星」這個位置,取決於這個圓圈,此刻正好經過哪顆恆星附近。

在北極星之前,是誰在守北方?
如果把時間往回推4700年,回到古埃及金字塔興建的年代,當時北天極附近最醒目的亮星,是天龍座的右樞(Thuban)也稱為紫微右垣一。部分研究者曾提出,大金字塔內部狹窄通道的方向,可能與當時北天極附近的恆星有關,其中就包括右樞;不過,這些通道是否真的刻意指向特定恆星,目前仍存在討論,並非考古學已經證實的定論。
大約西元前2800年前後,右樞曾非常接近北天極,它當時距離北天極可能只有約0.1度,甚至比北極星今天的位置還要更「正」。換句話說,古埃及人抬頭看到的那顆「北極星」,在精準度上,可能比我們現在這顆還要更好。
之後,右樞隨著歲差,逐漸偏離北天極。到了西元前第一千紀,北天極附近較醒目的亮星之一,變成了小熊座的北極二(Kochab)。不過,北極二與北天極仍有明顯距離,並不像今天的北極星那樣理想,事實上,大約西元前320年,希臘航海家皮西亞斯(Pytheas)留下的記錄就提到,北天極附近其實找不到一顆夠亮的星可以標定方位。就連西元前150年,喜帕恰斯編纂星表的那個時代,北極星本身仍在北天極數度之外,還稱不上是理想的極星。
換句話說,北極星真正坐上「北極星」寶座,是進入中世紀之後的事,這也是為什麼,莎士比亞讓活在凱撒時代的角色,說出「北極星恆定不變」這句話,會被天文學家視為一處明顯的時代錯置。
不過北極星的「巔峰時刻」其實還沒到
有趣的是,北極星目前其實還在持續靠近北天極,而不是漸漸遠離。根據天文計算,北極星會在2100年左右,來到離北天極最近的位置,角距離只剩下不到半度,比現在還要更精準。但經過了這個高峰之後,它就會開始緩慢地,往反方向漂離。

接下來誰會下一任的北極星?
按照目前的推算,接下來輪值的,會是仙王座的Errai(γ Cephei),大約在西元4100年左右,成為新的北極星,但它離北天極仍有約3度的距離,不算特別精準。
真正的重頭戲,要等到大約一萬兩千多年後:北天極將移到天琴座織女星(Vega)附近。
織女星是夜空中第五亮的恆星之一,也是北半球夜空最醒目的亮星之一,比北極星亮上許多。但即便到了北天極最接近它的時刻,兩者之間仍會相差約5度左右,這還遠不如北極星現在或2100年時的精準度。這也表示,未來北天極附近雖然會有一顆更閃耀的恆星,卻不會出現一個更理想的方向指標。
再往後,時間繼續推進,北天極還會依序掃過天鵝座的天津四(Deneb)附近、再繞回天龍座的右樞,完成整整一圈25800年的旅程,回到最初的起點。
所以,下次抬頭看向北極星的時候,不妨換個角度想:這顆看似永恆不變的星星,其實只是在25800年的漫長循環裡,暫時值班的一顆恆星。
金字塔的建造者曾經仰望的是右樞;未來一萬多年後的人類,仰望的會是織女星。而我們現在看到的Polaris,只是這場橫跨數萬年接力賽中,目前最靠近終點線的那一位。

常見問題(FAQ)
Q:為什麼北極星看起來幾乎不會動? A:因為它剛好非常靠近地球自轉軸延伸出去的那個點(北天極),所以在地球自轉的一夜之間,整片星空看起來都繞著它旋轉,而它本身移動的幅度非常小。
Q:北極星是全天空最亮的星星嗎? A:不是。北極星之所以重要,是因為它的「位置」剛好接近北天極,而不是因為它的亮度——事實上,還有很多恆星比它亮得多,例如天狼星、織女星。
Q:造成北極星更換的原因是什麼? A:是地球自轉軸的「歲差」現象。因為太陽與月球的引力,持續牽引地球赤道略為凸起的部分,導致自轉軸緩慢地畫出一個大圓,週期大約25800年,因此不同時代最靠近北天極的恆星也會不同。
參考資料
- Britannica — Polestar
- Britannica — Polaris
- Space.com — Has Polaris always been the North Star?
- Astronomy.com — What bright stars will become the North Star in the future?
- The Sky Tonight — Is the north star always Polaris?
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