拱极星

围绕在天极周围永不落下的恒星
拱极星(Circumpolar stars)是指在特定纬度处观测时,围绕天极[a]永不落下的恒星,其数量及可见性取决于观测者的纬度。[1]拱极星座则指的是包含这些拱极星的星座,例如,对于北纬
以上的观测者而言,大熊座小熊座仙王座仙后座等均为终年可见的拱极星座。[4]
拱极星和拱极星座在古代和近代都起到了重要的作用。在古埃及,国王被视为神明,死后有权加入永恒不落的拱极星,而拱极星则被视为国王升天的载体。在希腊神话中,阿尔甫斯(Alpheus)和阿瑞图萨(Arethusa)的故事则暗示了古代海员利用拱极星进行纬度航行的导航。[5][6][7]
近代研究中,时间-方位角和高度-方位角公式的修改和简化,使得航海员可以通过拱极星的时角和高度获取方位角信息,大大简化了航海导航。而古埃及金字塔的建造日期也被推测是通过观测接近的拱极星同时凌日来确定北方向,进一步证明了拱极星在历史和科学研究中的重要性。[2][3]

定义

位于某一特定纬度的观测者所看到的围绕在天极周围永不落下的恒星被称为拱极星,拱极圈的大小取决于观测者所在纬度
,因为天极的高度(也称仰角)等于观测者的纬度
。例如,在纬度
处观测,天极的高度是
,在距离天极
以内的所有恒星都是拱极星。同样,在距离相反天极
的区域内也有一块相应的区域是永远不可见的。在极点处观测,所有可见恒星都是拱极星。在赤道处观测,则没有任何拱极星。[1]