根据国际天文学联合会(IAU)的规定,行星相对于其自转的北极是太阳系不变平面北侧的极点。该平面垂直于太阳系的角动量矢量,并穿过其质心(其质心)。
角动量与旋转运动有关。当一个天体旋转时,其角动量矢量沿着其旋转轴指向,如右手定则所定义。该规则规定,如果你伸出右手并向旋转方向卷曲手指,则你的拇指将指向旋转轴。太阳系的角动量由太阳和绕太阳运行的所有行星、小行星、彗星等天体共同组成。由此,你可以计算出太阳系的旋转轴。那么,不变平面垂直于该轴并穿过质心(太阳系的质心)。
不变平面并不完全是黄道面,黄道面被定义为地球绕太阳运行的轨道平面,尽管它很接近,倾斜度不到2°。但是,虽然黄道可以随时间变化,但不变平面却是不变的,因此它提供了一个自然固定的参考点。无论该行星的磁场方向(只要它有一个)或其自转方向如何,位于太阳系不变平面上方的行星的哪一极都是自转北极。
大多数行星沿着它们绕太阳运动的方向旋转。但是,例如,金星逆行旋转——与其轨道运动方向相比是向后旋转。根据国际天文学联合会的定义,金星的北极仍然是太阳系平面的北方,就像顺行行星一样。
那么为什么NASA将金星和天王星的倾斜角分别列为177.4°和97.8°呢?还有另一种定义行星两极的方法,使用相同的右手定则。用右手,沿着行星旋转的方向弯曲手指。你的拇指指向正极的方向,这样称呼是为了避免与北极混淆。太阳系八颗行星中有六颗的正极位于黄道上方,因此这些行星的倾斜度小于90°。但对于金星和天王星来说,沿着它们的旋转方向卷曲手指(从国际天文学联合会定义的北极上方向后看)会导致你的拇指指向下方;因此,它们的正极倾斜177.4°和97.8°。