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北鬥七星究竟都是什麼星?為什麼它們能指示地球上的季節?

北鬥七星的鬥柄指向西北方向,也就意味着立冬的到來。正所謂:鬥柄西指,天下皆秋;鬥柄北指,天下皆冬。那麼,北鬥七星究竟是什麼星呢?為什麼它們可以指示地球上的季節?這之間有什麼關系?

在觀測條件好的某個地方,夜空中肉眼能看到的星星有兩千多顆。在整個地球上,肉眼可見的星星有七千多顆,這其中就包括位于北方天空的北鬥七星。

在這些星星中,水、金、火、木、土這五顆星是位于太陽系内的行星,它們與地球一樣,繞着太陽公轉。太陽作為太陽系内的唯一已知恒星,其質量占據太陽系總質量的99.86%,它産生的強大引力束縛着各大行星的運動。

除了五大行星之外,夜空中的星星其實都是恒星,北鬥七星同樣也是恒星。既然是恒星,自身就能通過核聚變反應,放出光和熱。不僅如此,大多數恒星就像太陽那樣,周圍也有行星環繞。

雖然夜空中有數千顆肉眼可見的恒星,而且大多數其實比我們的太陽更大并且更亮,但它們無法照亮地球上的夜晚,不能像太陽那樣給地球帶來光和熱。這是因為它們離地球實在太遠了,它們發出的光大部分都消散在浩瀚的宇宙空間中,隻有一小部分能夠來到地球上。

那麼,北鬥七星距離地球有多遠呢?它們又有多大呢?

從鬥柄到鬥口的七顆星依次為:

(1)瑤光

瑤光是一顆非常年輕的恒星,誕生至今隻有1000萬年,而我們的太陽年齡已經達到了46億年。這顆恒星距離地球103.9光年,質量是太陽的6.1倍,實際亮度是太陽的594倍。如果把太陽換成瑤光,地球将會被烤焦,宜居帶将會遷移到36億公裡之外,相當于天王星的軌道外側。

由于瑤光的質量很大,自身強大的重力讓核心區域的溫度和壓力變得很高,使得核聚變反應速率遠遠快于太陽,所以它反而會更快地耗盡核燃料。據估計,瑤光的壽命不到1.1億年,相當于太陽的十分之一。

(2)開陽

開陽位于82.9光年之外,它的質量相當于太陽的2.2倍,亮度是太陽的33.3倍,年齡為3.7億年。如果視力和觀測條件足夠好,還能在開陽旁邊看到一顆暗淡的星星,那就是名為“輔”的伴星。

借助現代天文望遠鏡,天文學家發現,開陽并不是一個簡單的雙恒星系統,而是一個罕見的六合星系統。輔的附近還有一顆更小的恒星,它們組成了雙星系統。開陽附近還有三顆恒星,它們構成了四合星系統。這6顆恒星又通過引力相互束縛在一起,形成更大的恒星系統。

(3)玉衡

玉衡位于82.6光年之外,其質量是太陽的2.9倍,光度為太陽的102倍,它是北鬥七星中肉眼看起來最亮的那顆星。天文學家發現,玉衡的光度呈現周期性變化,這被認為是一顆次星體引起的。

(4)天權

天權也就是古人常說的文曲星,它距離地球80.5光年,質量估計是太陽的1.6倍,實際亮度是太陽的14倍。天權周圍還有兩顆暗淡的伴星,它們組成了一個三合星系統。

(5)天玑

天玑與我們相距83.2光年,它的質量約為太陽的2.9倍,光度相當于太陽的65倍。觀測顯示,天玑會繞着空間中的一個點擺動,其原因是它附近有一顆伴星,兩者互相繞行一圈的時間約為20年。

(6)天璇

天璇位于79.7光年之外,質量是太陽2.7倍,光度是太陽63倍。根據天璇的質量,它的壽命估計為8.3億年。天璇誕生至今已有5億年,它正在走向衰亡。

(7)天樞

天樞與地球相距123光年,其質量為太陽的3.4倍,它的附近還有一顆質量為太陽1.6倍的伴星,它們構成了雙星系統。天樞核心中的氫燃料已經消耗殆盡,目前已經膨脹為一顆巨星,體積将近太陽的5000倍,光度是太陽的165倍。

天樞和天璇位于北鬥七星的鬥口部分,它們能夠指示北極星的方位。從天璇向天樞方向延伸五倍,就能看到一顆比較亮的星,那就是北極星(實際是一個三合星系統)。由于北極星剛好位于北天極附近,無論地球怎麼自轉,這顆恒星都不會升起和落下,一直懸挂在北天,所以它能被用來辨别北方。

北鬥七星之間并沒有直接的關系,它們分屬于不同的恒星系統。北鬥七星之間相隔遙遠,比如瑤光與天璇相距47光年。隻是從地球上看來,這七顆亮星剛好排列成勺子形狀。随着地球的自轉和公轉,北鬥七星在北極星周圍轉動,鬥柄的指向剛好能被用來指示季節。

在銀河系中,無論是太陽,還是北鬥七星,都會環繞銀河系中心公轉。每顆恒星的公轉速度是不一樣的,太陽的繞行速度為220公裡/秒,轉動一圈的時間為2.3億年。

随着恒星之間的相對運動,它們在宇宙空間中的相對位置會發生變化,所以在遙遠的未來,北鬥七星的排列方式将會變得完全不一樣,不再是現在這樣的勺子狀。而在遙遠的過去,天空中也沒有北鬥七星。隻有在我們這個時代,獨特排列方式的北鬥七星才會出現于地球的夜空中。

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