北極星はどうしていつも北にあるの？

仕組みの科学

星が夜空を動いて見えるのは、星が動いているのではなく、わたしたちの乗る地球が自転しているためだ。地球は、北極と南極を結ぶ軸（地軸）を中心に、一日に一回転している。この地軸を空の側へまっすぐのばした先の点を、天の北極という。国立天文台の解説によれば、地球の地軸は公転面に対しておよそ23.4度傾いており、その北側が指す方向、すなわち天の北極のごく近くに、現在は北極星がある。地球が自転しても、回転の中心である天の北極だけは動かない。だから、ちょうどそこに位置する北極星も、ほとんど動かないように見えるのだ。いっぽう、天の北極から離れた星ほど、地球の自転にともなって大きな円を描き、北極星を中心にぐるりと回るように見える。これを日周運動という。カメラを夜空に長い時間向けて写すと、北極星を中心にほかの星が同心円状の光の筋を描くのは、このためである。北極星の不動は、地球の回転という足もとの事実が、空に映し出されたものなのだ。

歴史と発見

動かない北極星は、方位磁針が使われるようになる前から、人類にとって方角を知る大切な手がかりだった。北の空にいつも見えるこの星を目じるしにすれば、夜の航海や砂漠の旅でも進む方向を保つことができる。北極星の高さ（地平線からの角度）が、その土地の緯度とほぼ等しくなることも古くから利用され、船の位置を知るのに役立てられてきた。こうして北極星は、地図や道具がとぼしい時代の航海や旅にとって、たよりになる天の道しるべであり続けたのである。いっぽうで、天の観察が積み重なるにつれ、人々は驚くべき事実に気づいていく。北の空の「不動の一点」は、実は何千年もの長い時間をかけて、ゆっくりと位置を変えているのだ。国立天文台の解説によれば、地軸の向きそのものが、約26000年の周期で円を描くように動いている。これを歳差という。つまり「北極星」という役目を担う星は、時代によって移り変わってきた。今は動かないように見える北の目印も、宇宙の長い時間のなかでは、静かに交代を続ける星の一つなのである。

もう一歩先

では、なぜ地軸の向きが少しずつ動くのだろう。国立天文台の解説によれば、そのかぎは地球の形にある。地球は完全な球ではなく、自転の影響で赤道のあたりがわずかにふくらんだ形をしている。このふくらみに、太陽や月の引力がはたらくと、地球の重心にかかる力との差（潮汐力）が、地軸をまっすぐ起こそうとする力（トルク）を生む。ところが自転しているコマに横から力を加えても倒れず、かわりに軸の先がゆっくり円を描くように、地球の地軸も、公転面に垂直な方向を軸として、半径およそ23.4度の円を、約26000年かけて一周する。これが歳差の正体だ。その結果、天の北極の位置も同じ周期でめぐり、北極星の座は移り変わる。遠い未来には、こと座の明るい星ベガが、天の北極の近くに来て北の目印になるとされる。つまり、今わたしたちが頼りにする北極星もまた、長い星の交代劇のなかの一場面にすぎない。北極星が「北」を指すという当たり前の風景の裏には、地球の形と、太陽や月の引力という、壮大なしくみが隠れているのである。