How big is 北極星(小熊座 α)?

北極星是目前擔任指北角色的恆星，它的主星是已知造父變星中距離最近、最明亮的一顆，造父變星是一類會脈動的恆星。根據2024年發表的測量結果，這顆恆星的直徑大約是6400萬公里，大約是太陽寬度的46倍。這個數字是它可見表面的寬度，這個表面會隨著恆星脈動而極輕微地膨脹與收縮。

大小

北極星其實是三顆恆星組成的系統，本站介紹的是其中最亮的一顆，稱為北極星Aa。2016年到2021年間，天文學家利用位於加州威爾遜山的CHARA陣列——一種結合多台望遠鏡光線、以呈現極細微細節的儀器——測量了它的視寬度。結果顯示它的視直徑大約是0.0031角秒，而一角秒等於1/3600度。這相當於在大約6.6公里外看一根頭髮的寬度。

要把這個角度換算成實際大小，需要知道距離，而距離長期以來存在爭議。北極星本身太亮，超出部分測距儀器的能力範圍，已發表的距離估計值介於大約320至520光年之間。光年是光在一年內行進的距離，大約9.46兆公里。2024年的研究採用蓋亞太空船測得的北極星B（同一系統中較暗的一顆星）距離：大約447光年。

以這個距離計算，北極星Aa的半徑是太陽的46.3倍。另一項2006年用不同儀器進行的測量，在相同距離下得出的結果是太陽的46倍。若採用已發表距離中最短的一個，同樣的視寬度只會讓這顆恆星的寬度大約是太陽的33倍。

北極星Aa是一顆變星，大約每四天脈動一次，預期每個週期中寬度變化只有大約0.4%，也就是大約26萬公里。

大小比較

• 北極星Aa的寬度大約是太陽的46倍，是地球的大約5000倍。
• 若以體積計算，大約可以容納9.9萬個太陽。
• 如果北極星Aa取代太陽的位置，其表面會延伸超過水星軌道的一半距離。
• 它的寬度大約是大角星的1.8倍，大角星是本站中另一顆巨星。畢宿五是本站中下一個更小的物體，寬度幾乎相同，直徑大約是6300萬公里。
• 如果把太陽縮小到籃球的大小，北極星Aa會是一顆直徑大約11公尺的球。

北極星的角色

北極星之所以能指示北方，是因為地球自轉軸目前指向它附近。地球自轉軸會像陀螺一樣緩慢擺動，週期大約是2.58萬年，這種現象稱為歲差，因此擔任指北角色的恆星會隨時間改變。大約幾千年前，扮演這個角色的是另外兩顆恆星：帝星和太子星。

有伴的恆星

北極星Aa有一顆近距伴星，稱為北極星Ab，以大約30年為週期、沿著一個拉長的橢圓軌道繞著它運行。兩者最接近時相距大約6.2天文單位，一天文單位是地球到太陽的平均距離。透過追蹤這個軌道，2024年的研究得出北極星Aa的質量是太陽的5.13倍。第三顆恆星北極星B，在天空中與北極星Aa相距18角秒。

北極星Aa還有其他不尋常之處。它的脈動幅度在20世紀的大部分時間裡逐漸減弱，直到大約2000年才又開始增強。根據CHARA測量結果製作的表面影像顯示出疑似斑點的結構，其中包含一個明亮的大斑點，不過部分特徵也可能是影像處理過程中產生的假象。

參考資料

• The Orbit and Dynamical Mass of Polaris: Observations with the CHARA Array. Evans et al., The Astrophysical Journal, 2024.
• The Orbit of the Close Companion of Polaris: Hubble Space Telescope Imaging 2007 to 2014. Evans et al., The Astrophysical Journal, 2018.
• Milankovitch (Orbital) Cycles and Their Role in Earth's Climate. NASA.
• Measuring the Universe. International Astronomical Union.
• IAU 2015 Resolution B2 on recommended zero points for the absolute and apparent bolometric magnitude scales. International Astronomical Union, 2015.
• Just How Small Is "Nano"?. National Nanotechnology Initiative.
• Sun Fact Sheet. NASA, 2024.
• Earth Fact Sheet. NASA, 2024.
• Mercury Fact Sheet. NASA, 2024.
• Fundamental parameters and chemical composition of Arcturus. Ramírez and Allende Prieto, The Astrophysical Journal, 2011.
• Long-lived, long-period radial velocity variations in Aldebaran: A planetary companion and stellar activity. Hatzes et al., Astronomy & Astrophysics, 2015.
• Official Basketball Rules 2026: Basketball Equipment. FIBA, 2026.