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抬头看北斗,我们到底在看银河系的哪个角落

前阵子带孩子回乡下,晚饭后搬个小马扎坐在院子里,小家伙突然指着天空喊:“爸爸快看,那个像勺子一样的星星!”我顺着他手指的方向看过去,可不就是北斗七星嘛,他接着问了一个让我愣了一下神的问题:“这些星星在宇宙里到底在哪儿呀?”

说实话,当时我脑子里跳出来的只是“在银河系里”这么个模糊的答案,但回家之后越想越觉得有意思,于是翻了几本科普书,查了些资料,慢慢把这件事理清楚了,如果你也曾有过类似的疑问,不妨跟我一起,把目光从“勺子”的图案往里再探一探。

北斗七星不是星座,而是一个“星群”

很多朋友以为北斗七星是一个星座,其实严格来说,它叫作“星群”——构成大熊座最亮的七颗星,打个生活中的比方:如果把大熊座看作一幅完整的人物肖像画,那北斗七星就像这幅画里最抢眼的一双手,一眼就能辨认出来,但它只是整体的一部分。

这七颗星从“勺口”到“勺柄”依次是:天枢、天璇、天玑、天权、玉衡、开阳和瑶光,古人给它们取的名字很有韵味,沿用了上千年,我们现在抬头看到的,仍然是这些名字对应的同一群星。

它们到底在银河系的什么位置

这才是那天晚上孩子真正问到点子上的事,要回答这个问题,咱们得先在脑子里搭一个银河系的简易模型,银河系大约是一个扁平的螺旋圆盘,像两片扣在一起的草帽,中间鼓起的是核球,往外甩出几条旋臂,太阳带着整个太阳系,就待在一条叫猎户臂的次旋臂上,距离银河中心差不多2.6万光年。

那么北斗七星呢?它们每一颗都在太阳附近“漂浮”,可以理解为它们都是非常靠近太阳的邻居,从银河系这个巨大的尺度来看,北斗七星和太阳几乎可以看作挤在同一个狭窄的“星际街区”。

下面这张图,可以帮我们大致理解太阳及附近恒星在银河系里的位置关系。

抬头看北斗,我们到底在看银河系的哪个角落
图1:太阳和北斗七星所属的恒星都位于银河系猎户臂内,彼此间的距离相对银河系尺度来说非常接近。

为了更直观地感受这个“近”究竟是多近,我列了一张简单的参照表:

参考对象与太阳的距离(约)感官说法
比邻星(最近的恒星)2光年光都要跑4年多
天狼星(最亮的恒星)6光年夜空中格外明亮
天枢(北斗勺口外侧星)123光年算是附近的老街坊了
玉衡(北斗勺柄中间那颗)80光年比天枢还更近一些
银河系银盘半径约5万光年相比之下太阳附近小得像一个点

你看出来了吧?北斗七星彼此之间其实离得挺远,只不过从地球的视角望过去,它们恰好在天球上排列成一个勺子形状,这就是典型的视投影效果——跟我们看见路两排的树最后“靠在一起”是一个道理。

它们还在动,不是固定不变的

如果把时间快进到几万年后,你会发现北斗七星的“勺子”慢慢变形了,勺柄越来越弯,甚至快散架的感觉,这是因为这七颗星各自的空间运动方向不完全一致。

也有例外,开阳和它旁边肉眼看去若隐若现的“辅”星,属于一个叫作大熊座移动星群的疏散星团,这群恒星像是曾经从一个“老家”分出来的兄弟姐妹,至今仍然以相似的步调在银河系中穿行。《天体物理学报》有研究认为,这个星群大约在5亿年前同源诞生,后来才慢慢分散开来。

每颗星的大小、亮度和距离都不一样

说起来,我之前一直默认北斗七星看起来差不多亮,大概也差不多大,后来发现完全不是这么回事,下面我把它们的距离和亮度简要列一下:

  • 天枢:距地球约123光年,一颗橙色巨星,直径约为太阳的30倍。
  • 天璇:距地球约79光年,属于A型主序星,比太阳略大、更白。
  • 天玑:距地球约83光年,也是一颗A型星,和天璇类似。
  • 天权:距地球约58光年,F型星,亮度和体积都比太阳大一些。
  • 玉衡:距地球约80光年,A型星,偏蓝白,是北斗里较靠外围的那一颗。
  • 开阳:距地球约82光年,著名的双星系统,其实仔细分辨是六合星。
  • 瑶光:距地球约101光年,B型星,温度高、发蓝光,旋转速度极快。

说得浪漫一点,我们抬头看见的这把“勺子”,其实是把远在101光年外的蓝白色瑶光,和几十光年外的其他星体放在同一张平面上看了。

抬头看北斗,我们到底在看银河系的哪个角落
图2:北斗七星在夜空中的形态,从勺口最外侧的天枢开始,到勺柄末尾的瑶光结束,它们彼此并不在一个距离平面上,只是看起来凑在了一起。

放在银河系里看,才理解“渺小”二字

现在回到最初的问题——北斗七星在银河系哪里?说穿了就一句话:它们全都位于银河系猎户臂内侧,属于围绕银河中心运转的“太阳邻里圈”。

知道这个事实之后,再去看夜空,感觉不太一样了,以前看北斗七星,只是一个平面图案;现在看它们是七颗散落在不同距离上的恒星,在银河系某个不起眼的旋臂上,陪着太阳一起慢慢绕银心转动,就像你站在街上,抬头认出对面楼里几盏熟悉灯光——它们并不在同一个房间,有些还隔着好几个楼层,但刚好被你的视线串成了一条线。

下次天晴的时候,你也可以试着找找北斗七星,先找到勺口的天枢和天璇,再把它们之间的距离乘5倍往北延伸,就能轻松找到北极星,这招在野外辨方向特别管用,而且带着孩子玩起来,他会觉得老爸好像突然变厉害了,其实我们不过是弄清楚了一点点银河系里的事情罢了。

抬头看北斗,我们到底在看银河系的哪个角落

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