如何找到北極星的位置

為政以德，譬如北辰，居其所，而眾星拱之。——摘自《論語·為政》

北極星，在我國古代的時候稱為北辰，指的是最靠近北天極的恆星，現在的北極星指的是小熊座α星。由於歲差的存在，地球北天極並不是恆定不變的。在大約14000年以後，天琴座的織女星將成為最靠近北天極的恆星，也就變成了那個時候地球的“北極星”。

下文中的“北極星”如無特別說明均指小熊座α星。剛說的歲差，初級的天文愛好者可能不太清楚，歲差是指天體的自轉軸由於引力作用而在空間中緩慢且連續地變化現象。地球的地軸由於有歲差的存在，所以其指的北天極方向會發生變化。

現在的北極星是一顆亮度大約為2等的變星，在夜空中並不是特別起眼。過去5000年內分別擔當北極星的右樞、北極二以及目前的北極星勾陳一，在數千年來的華夏文明中，卻受到了非比尋常的重視，例如，公元前2263年五帝時代的北極星稱為“太乙”，公元前1097年周公時代的北極星稱為“帝”。這是由於它們看起來在天空中幾乎固定不動，被眾星擁護繞行，故被視為群星之主。在中國古代，北極星被認為處於紫微垣的中央，是帝王的象徵，紫微垣被看作帝王的禁宮居所，所以明清兩代把京師的皇城稱為紫禁城！

既然北極星在天空中並不顯眼，那麼如何找到北極星呢？

對於北半球而言，可以認為北極星就是在正北方向，找到了正北方向也就明確了北極星大約所在的位置。而北極星的高度與觀測者所在地的緯度一致。日常生活中人們在表述方向時最常用到東、南、西、北4個方向，以及派生出的4個方向，東北、東南、西南、西北。還有東北偏北、西南偏南等表述方向的方式。但是用這種方式並不能精確地表述出方向，尤其是需要被表述方向的物體看上去很小，例如地球上肉眼可見的天體，這時人們便發明了“方位角”的概念。

什麼是方位角？

方位角又稱地平經度。具體來講，便是正北方向，北極星所在方向，記為0°，正東方向記為90°，正南方向記為180°，正西方向為270°，在這些方向之間可以有無數多個方位角。這樣一來，相對於觀測者，任何被觀測的物體均可以透過方位角精確地表述出方向。例如2014年6月18日22時40分，在西安市觀測到牛郎星的方位角為98°43′。在天文觀測中，僅僅知道被觀測天體的方位角是不夠的，因為任何一個方位角表示的是天球上從天頂連線到地平線上的一條直線，四分之一圓周。

此時我們還需要知道被觀測天體的高度角。相對於觀測者，被觀測天體視線與地平面之間的夾角即為該天體的高度角；地平面記為0°，天頂記為+90°。有了高度角和方位角，我們便能精確地表述出任何一個天體相對於觀測者的具體位置。

細心的讀者可能會想到一個問題，對於任何一個天體，在不同位置不同時刻，觀測者所觀察到的方位角和高度角都是不同的。這樣一來，不同位置的觀測者若想要表示出同一個天體的位置，還需要考慮到時間和所在地，就顯得十分麻煩。

透過天赤道定義出的赤道座標系，很好地解決了這個問題。天赤道是指將地球的赤道平面假想地延伸至與天球平面相交，得到的一條虛擬的相交線。赤緯為一系列平行於天赤道的小圓，天赤道的赤緯為0°，而地球自轉軸延伸至天球上的點，即北天極和南天極，為赤緯±90°，北為“+”，南為“-”。

赤經的零點為春分點，赤經自西向東量度。春分點為每年三月下旬春分日時，太陽執行到天赤道上時的點，也就是黃道與天赤道的升交點。一般赤經用時分秒來表示，1h=15°，1m=15′，1s=15″。赤經赤緯相對於天球是固定的，因而在不考慮恆星位置出現變化的情況下，各顆恆星的赤經赤緯是固定的值。例如，牛郎星所在的位置為赤經19h51m29s，赤緯+8°54′26″。

可以簡要地說，赤經赤緯表述的是天體在天球上的位置，與觀測者所在地的位置和時間沒有關係。