为什么拱极星整夜可见

我国古代一本叫《论语》的书上说:“以德为政,臂如北辰,居其所而众星拱之。”这里“北辰”指的是北极星。“众星拱之”就是众星都以北极星为中心运转。拱极星的名称就是这样来的。

那么何谓拱极星呢?这要从天体的周日视运动说起。我们观测星空,就会发现星星是从东方升起,西方落下,也就是说众星是自东向西沿逆时针方向围绕北极星旋转,旋转一周的时间是一天,这叫天体的周日视运动。之所以称为“视”运动,是因为这并非天体的真运动,而只是看起来的运动;它是地球自转的反映。

天体的周日视运动是以连接南北天极的轴线为中心旋转的,因此它们的周日视运动的轨迹是一个与天赤道平行的小圆。我们把这个小圆称为天体的周日平行圈。


除了南北两极,观测者的地平圈与天赤道并不一致,而成一定的倾角。这样,天体的周日平行圏就会与地平圈相交,这就是说天体会有升有落。但是在北天极附近的星星,由于它们的周日平行圈在地平圈之上,因此它们永远不会落到地平圈之下。我们把这种整个周日视运动都在地平面之上的星星,称为拱极星。

显然,在不同的纬度,看到的拱极星是不一样的。在北极或南极地区,天极与天顶重合,也就是地平圈与天赤道重合,天体的周日平行圈与地平圈平行,天体既不升,也不落,永远都是同一高度。所以,可以说在北极或南极看到的都是拱极星。

在赤道地区,天极落到地平圈上,天赤道与地平圈垂直,天体沿着与地平圈垂直的圆周自东向西作周日视运动,在那电可以看到全天的天体。也就是说,在赤道地区看到的天体都是有升有落的,不存在拱极星。

在其他纬度地区,天体的天赤纬(δ)必须满足下列条件δ﹥90°-ψ(ψ为观测地的地理纬度),其周日平行圈才会在地平圈之上。也就是说δ﹥90°-ψ的星是拱极星;90。-ψ≥δ≥-(90°-ψ)的星是有升有落的星;S﹤-ψ(90°-ψ)的星是永不升起的星。