北极星是银河系的星吗？上次露营时朋友问起，我才发现自己也说不清楚

上周六跟几个朋友去郊外露营，晚上躺在草地上看星星，一个朋友突然指着天空问了句：“北极星是银河系的星吗？”我当时愣住了，脑子里快速转了一圈——北极星那么亮，应该是吧？但又不确定，后来回家翻了不少资料，发现这个问题的答案其实既简单又复杂,中间还藏着不少容易搞混的地方。

咱们先给个直接的回答：北极星当然是银河系里的恒星，这个问题的答案其实挺明确的，北极星不但在银河系里，而且它就在我们地球所在的猎户臂上，距离我们大概433光年左右，不过光回答“是”好像太敷衍了，因为很多人接着就会问：那为什么它看起来永远指着北边？它是不是很特别？我跟你们一样好奇,下面就把我整理出来的东西慢慢写下来。

先搞清楚北极星到底是哪颗星

很多人一说北极星，脑子里浮现的是夜空中最亮的那颗，这个印象不太对，北极星在亮度排行榜上其实连前十都挤不进去，天文学家给它的编号是HIP 11767，中文名叫勾陈一，亮度排名大概在第48位左右，它之所以出名，纯粹是因为位置特殊——几乎正好在地球自转轴指向的天区。

说个有意思的事情，你可能在其他地方看到过“北极星”的说明，但我们现在说的这颗北极星，其实是一个三合星系统，主星勾陈一Aa是一颗黄色超巨星，直径大概是太阳的46倍，亮度是太阳的2500倍左右，它旁边还有两颗较小的伴星，一颗靠得很近,另一颗用小型望远镜就能分辨出来。

地球自转轴玩的那个小把戏

地球像个陀螺一样自转，它的自转轴在太空中几乎指向同一个方向，目前这个方向恰好离勾陈一很近——角距离不到1度，所以地球怎么转，勾陈一看起来都几乎不动，其他星星围着它画圈圈，航海的人、沙漠里迷路的旅人,抬头一看就知道北方在哪儿。

但地球自转轴会慢慢晃动，这个现象叫岁差，周期大概是26000年，换句话说，北极星这个“岗位”不是终身制，公元前3000年左右的北极星是天龙座α（也叫右枢），古埃及人建金字塔的时候用它定位，再过12000年,织女星会变成新的北极星。

时期	当时的北极星	距离地球（光年）	备注
公元前3000年	天龙座α（右枢）	约310	古埃及时代
现在	小熊座α（勾陈一）	约433	最接近天北极
公元4000年	仙王座γ	约45	开始靠近
公元14000年	天琴座α（织女星）	约25	将是未来最亮的北极星

所以严格来说，北极星这个称号是会换人的，但不管谁来当，这些恒星都稳稳地待在我们银河系里，这个问题本身倒是提醒了我另一件事——很多人其实在问北极星的时候，心里想的是：它是不是很遥远,远到可能跑到别的星系去了？

银河系到底有多大，北极星在什么位置

聊这个问题之前，得先对我们所在的银河系有个大概感觉，银河系是一个棒旋星系，直径大约10万到18万光年，里面大概有1000亿到4000亿颗恒星，太阳系在距离银河系中心大约2.6万光年的地方,在一个叫猎户臂的次级旋臂上。

北极星呢？它离我们也就433光年，在银河系的尺度上简直就在隔壁，它也在猎户臂上，跟太阳算是邻居，我们可以打个比方：如果银河系是北京城，太阳在三环某个小区，那北极星顶多隔了几个路口，骑个共享单车都能到，而银河系之外那些星系，最近的大小麦哲伦云在16万光年外,那才是真正出了远门。

为什么有人会怀疑北极星不在银河系

我后来想了想，这个疑问可能来自几个常见的误解，不是嘲笑谁,我自己也中过其中的招。

• 把北极星和北天极搞混了：有人以为北极星代表的是宇宙里的某个特殊方向，甚至以为它在银河系外面竖着，其实它只是碰巧在地球自转轴的延长线附近,纯属巧合加地球视角的产物。
• “恒星不都是银河系里的吗”的误区：严格讲，我们肉眼能看到的所有单独恒星，几乎都是银河系里的，肉眼可见的河外星系只有寥寥几个，比如仙女座星系，但它看上去是一团模糊的光斑，不是一颗星，所以但凡你能看清是一颗闪亮的星点，那99.99%是银河系内的。
• 听说过“本星系群”之类的概念：有些人可能读到过银河系属于更大的本星系群，就觉得恒星是不是也可能跨星系存在，实际上恒星受引力约束，绝大多数安安分分待在自己星系里,极少有被甩出去的孤魂野鬼。

说到这儿突然想起来，天文学家确实发现过一些星系际恒星，被星系的引力相互作用甩出来了，飘在星系之间的黑暗空间里，但那是极少数，北极星显然不在此列,它的运动轨迹清清楚楚表明它跟着银河系的自转在走。

北极星的物理数据，顺手整理了一下

翻了几本手册和最近的天文数据库，把北极星一些基本参数列出来，这样看着更直观一些，数据主要来自盖亚卫星的观测和依巴谷星表的更新版本。

参数	数值	说明
光谱类型	F7 Ib	黄色超巨星
质量	约5.4倍太阳质量	主星勾陈一Aa
直径	约46倍太阳直径	属于经典的造父变星
光度	约2500倍太阳光度	在变星中算比较亮的
距离	约433光年	盖亚卫星DR3数据
变星类型	经典造父变星	光变周期约3.97天
所属旋臂	猎户臂	与太阳同属一条臂

注意到最后一行没？北极星跟太阳在同一条旋臂上，都是猎户臂的居民，猎户臂其实算是一条次级旋臂，夹在更壮观的英仙臂和人马臂之间，我们晚上看到的很多亮星都在这条臂上，像参宿四、参宿七、天津四这些，所以真说起来，北极星算是我们的近邻,抬头看不见反而奇怪了。

肉眼看的星星，几乎全在银河系里

这个问题其实可以反过来想：夜空里那些闪亮的星点，有多少是在银河系外面的？答案是——几乎没有，整个天空中肉眼可见的星星大概6000多颗，分布在南北半球，这6000多颗全部是银河系内的恒星，最远的那几颗距离我们也就几千光年,远远没出银河系的范围。

真正肉眼可见的河外天体，来来去去就那么几个：北半球的仙女座星系算一个，南半球的大小麦哲伦云算两个，极好的观测条件下可能还能看到三角座星系，但它们看上去都是一小片模糊的光晕，像一小块被蹭花的玻璃，完全不是北极星那样清晰的亮点，古人管仙女座星系叫“仙女座大星云”，就是因为看着像一团云气，直到20世纪初，哈勃用威尔逊山天文台的望远镜测出它的距离,人类才确认那是另一个星系。

所以我那个朋友的问题，其实问出来了一个挺普遍的误解——把“星”和“星系”当成了一类东西，以为星星可能在河外，这个误解的源头大概是因为我们常在科普文章里看到“河外星系”这个词,潜意识里就把单颗恒星跟星系搞混了。

北极星在银河系里的具体位置到底在哪

如果我们能从银河系外面俯视，太阳和北极星大概在同一个区域，猎户臂在银河系的英仙臂和人马臂之间，是一条相对较小的螺旋臂，北极星所在的方位，从天球坐标看是赤经2时31分，赤纬+89度15分——几乎就是北天极的位置，从银河系坐标看，它离银道面不太远，纬度大概在+26度左右。

这意味着什么呢？意味着夏天晚上银河最灿烂的那条光带从头顶横过的时候，北极星在稍微偏北一点的地方，不在银道面的密集恒星带上，所以你用双筒望远镜看北极星周围，星星密度没那么吓人，不像天鹅座、人马座那边密密麻麻的，这也是为什么有些人会产生“北极星好像孤零零挂在那儿，会不会在银河外面”的错觉。

顺着这个话题，顺便聊聊北极星的变化

北极星还有个身份，它是距离我们最近的造父变星之一，造父变星是一种周期性胀缩的恒星，亮度会有规律地变化，北极星的亮度变化周期大约是3.97天，不过振幅很小，肉眼几乎察觉不到，这个特性在天文学上特别重要——造父变星的周光关系，曾经是人类测量宇宙距离的第一把可靠标尺,哈勃当年就是靠造父变星才发现宇宙在膨胀。

不过有趣的是，北极星的脉动在最近几十年里越来越弱了，20世纪初它的变幅大概0.1个星等左右，现在降到了0.03个星等上下，连很多专业仪器都得仔细才能分辨，有些天文学家猜测它可能正在往更稳定的方向演化，或者干脆要退出造父变星的舞台了，当然这个过程是以万年为单位的,我们这辈子是看不到什么变化的。

还有一个细节值得说，北极星的主星勾陈一Aa其实是一颗超巨星，它已经离开主序星阶段了，肚子里正在疯狂进行氦燃烧甚至更重的元素聚变，再过几百万年（在天文学上是弹指一挥间），它可能以超新星爆发的形式结束生命，也可能安静地收缩成一颗白矮星，不管怎样,那时候早就有别的恒星接替它当北极星了。

说回到我那个露营的晚上，朋友问完那个问题之后，我用手机上的星图app指着北极星给他看，告诉他这就是小熊座的尾巴尖儿，他又问，小熊座也是银河系里的吧？我说当然，小熊座的每一颗星都在，他想了想，说那之前看纪录片里讲仙女座星系离我们200多万光年,那个星系里有没有北极星这样的星星？

我说肯定有，只是我们看不清而已，仙女座星系里有好几千亿颗恒星，随便挑一颗都可能是某个外星文明眼里指引方向的“北极星”，只不过那里的北极星不叫勾陈一,也不会帮地球人指北。

那天晚上后来我们没再聊天文，就安静地喝了几罐啤酒，回家的路上我还在想——一个看起来很简单的问题，往深了挖又是岁差又是造父变星又是银河系结构，不知不觉就记了这么多笔记，知识这东西吧，有时候就是从一句随口的疑问开始,然后像剥洋葱一样一层层往下走。