在地球上看,北极星的位置几乎是不变的,这主要是因为什么?

有这样一个题目:
在地球上看,北极星的位置几乎是不变的,这主要是因为
A.北极星距离地球很远
B.北极星与地球的相对位置保持不变
C.北极星的运动速度太慢
D.地轴的北端指向北极星
答案给出D。
那么我有一些问题,我们知道地球是绕太阳公转的,如果北极星不动,地球在动,即使某时刻地轴的北端指向北极星,但由于地球运动,又怎么会一直指向北极星呢?难不成地球和北极星都在运动,两者之间处于相对静止?我感觉答案应该是A。如果北极星离地球很远很远,那么地球绕太阳运动相对于北极星而言就是不动一样,难道不是吗?

这个问题问得好,出现这种疑问有两个原因:第一是没有用数学方法处理问题,第二是缺乏天文基础知识。

首先说一个概念,也就是所谓“秒差距”。这是一个天体距离单位,大约等于3.26光年或30.8568万亿千米。秒差距的定义是,遥远天体对日地距离张角为1秒时,这个天体与太阳的距离。通过三角函数可以很简单地验算它,日地距离可以取1.496亿公里。

秒差距的观测见附图。

了解了这些,我们就可以回过头来探讨选项D了。北极星(小熊座α)与太阳的距离约400光年,也就是123秒差距。这个数据告诉我们,如果从北极星上看地球,在它分别处于轨道的春分点和秋分点时(也就是轨道直径两端),它的角距离只变化了1/60秒。这是一个怎么样的概念呢?它的大小相当于你从315公里之外看一枚1元钱的硬币。要想看出这么小的一个圆面,你将需要一台口径超过1米的天文望远镜和极端稳定的天文台基础。因为即使是大陆漂移造成的偏差都足以掩盖它。当然,从地球望向北极星,它也在年复一年地在天球上画着直径1/60秒的圈子,这也是天文学家们得以测出它的距离的线索和证据。

知道了这些数据,是不是可以明白为什么地轴会一直精确地指向北极星而不管地球的公转了?其实这个精确也是相对的,北极星本身距离真正的北天极1度左右,我们用肉眼尚且无法觉察;比它小了216000的周年视差当然就更无法觉察了。

这个例子又一次让我们感受了太空的浩淼无垠,是不是?

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第1个回答  2012-05-14
楼主恐怕没有理解这道题目中所说的“运动”是什么。这里的运动指的是天体周日运动,因为地球的自转导致天体位置的变化,呵呵,有些专业么?不过它的具体表现楼主绝不陌生,最著名的就是太阳的东升西落。
楼主不妨在百度图片搜索“天体周日运动”,第一张图片即为它的具体表现,借用孔老夫子的话:“为政之道,比如北辰,居其所而众星拱之”,北辰就是北极星的意思,不难在图片中找到它的位置吧?第六张图片解释了它的成因,地轴非常接近北极星,地球自转造成的位置差,不会对他相对于地平线的位置发生变化。学校网络,某些网站上不去,还请亲力亲为,见谅。

再来简单的评价下楼主的理解吧。
“即使某时刻地轴的北端指向北极星,但由于地球运动,又怎么会一直指向北极星呢?”
地球如同一个陀螺,除了自转外,自转轴的方位也会发生变化,称之为地轴的进动。但是,这个周期相当慢,猜猜多少?26000年,在我们短短的人生中,肉眼是很难发现极轴的变换的。“人生代代无穷已”,个体的生命短暂,但是人类文化绵延不绝,我国天文学体系初建时(约在西周初年),北极星是“帝”星(小熊座β),而不是现在的勾陈一(小熊座α),在漫长的演变过程中,右枢(天龙座α)、天枢(北极五,五等星,记不得西方命名……)也成为过北极星。不过请记得,对我们生命而言,这个周期极其漫长,对我们今生今世,北极星就是勾陈一。
“如果北极星离地球很远很远,那么地球绕太阳运动相对于北极星而言就是不动一样。”
对么?非常正确。但是请记得坐标系的选择。如果把坐标系选为天球背景,北极星运动可以忽略不计,但这又一个专门的名词,叫做“视差”,这是日心说的决定性证据。但这里所说的运动,是相对于地平线,如同我上面提到的图片中所示。比北极星距离更远的星星多得是,但是抡起周日运动,也只有北极星能享受“众星拱之”的待遇。
很久没有看到有这样仔细思考的问题。我才疏学浅,说了很多,有些问题可能还没解释清楚。如不嫌弃,欢迎追问。
第2个回答  2012-05-14
你的想法应该说在某些方面上是正确的。
这个题目主要原因是因为D。这样地球的自转就不会带来北极星在视觉上的移动。
但是,地球的公转也没有带来北极星视觉上的移动,这个原因就是北极星很远了。
你想一下,如果没有D这个原因,北极星再远,地球一带自转,北极星就会东升西落了,而不是几乎静止不动的。
第3个回答  2012-05-16
给你个最简单的解释。
假设咱可以看的无限远,
你在北京的家里围着自己的桌子转圈,在广州大街上有一棵树,你再围着桌子转圈,在你眼里,这颗树的位置也是也是相对固定的。

这时候你可能会问,为什么不是A?

因为你在转的时候,一直都是面向那棵树的方向,就像地轴的北端指向北极星一样,所以这棵广州树是北极星,其他的树不是。