探索银河系：规模、形态与结构

晴朗的晚上我们抬头仰望浩瀚的天空，在天空的正中央有一条由许许多多个发光的星星组成的白茫茫的—条光带，我们把它叫作“天河”或“银河”。那里汇集着3000多亿颗像太阳一样发光的恒星和无数看不见的天体，这就是我们太阳系所在的银河系（银河系全景图详见附录图5），太阳只是这3000亿颗恒星中的一颗。这些恒星的总质量占银河系总质量的90%以上，银河系的总质量是太阳系总质量的2万亿（2×1012）倍。银河系中除了恒星，还有许多的“星云”和“星际物质”。银河系是一个中等大小的星系，它的形状像一个大铁饼，银河系里的恒星大部分集中在一个扁平的圆盘状的空间内，称为“银盘”（详细图解见附录图6），盘的中央叫“银核”，核的中心叫“银心”。我们的太阳系不在银心，而在银盘的左臂上，距离银心大约2万光年。目前的主流观点认为，银河系在宇宙诞生的大爆炸之后不久就诞生了，由此估算银河系的年龄大约在145亿年左右，误差不到20亿年。银河系的范围很大，银盘的直径约为85000光年，平均厚度为6500光年，在银盘以外的部分叫银晕，直径约为10万光年，银晕以外还有由称为稀薄气体组成的部分叫银冕，银冕一直延伸至离中心30万光年的范围。

长期以来，科学家认为银河系有四个主螺旋手臂，但最新绘制的地图显示银河系实际上是由两个主手臂和两个未成型的手臂构成（详细图解见附录图7）。主手臂包含着高密度的恒星，能够诞生大量的新恒星，未成型手臂所具有的高密度气体不足以形成恒星。

整个银河系都围绕银心在旋转，旋转的速度随恒星离银心的距离远近而不同。银河系整体作交差自转，从中心开始，先是随离开中心的距离增大而增大，但达到几十万光年就停止增加，直到银晕很远大致保持不变。太阳系所在的位置旋转的速度是250千米/秒，太阳以这个速度绕银心旋转一周需要两亿五千万年，而边缘的恒星转一周则要数十亿年。(www.xing528.com)

我们知道，地球自转一周有了昼夜之分，公转一周有了四季之分，可是，地球为什么有时要进入一些有特殊情况（如冰河期）的时候呢？笔者认为，是不是地球跟着太阳在银河系中旋转时，遇到了周围其他一些环境的影响呢？这些都说不定，因为我们对它周围的情况了解得还不算多。而且转一圈要几亿年，而人类对它的研究时间又太短，至少用科学的方法还没有达到转一圈的时间。

这个太阳的速度是相对银心而言的，即把银心看成是不动的。其实，银心及整个银河系也在运动，那么它的速度是多少呢？一般而言，根据爱因斯坦的相对论，任何物体通过空间的绝对速度是没有意义的，因为在太空中没有适合的参考系统可以作为测量银河系速度的依据，因为运动的速度，总是要与另一个物体相比较才能量度。但是，后来科学家想到一个办法：因为宇宙背景辐射是非常均匀的，只有万分之几的起伏（即误差）。于是，他们采用测量宇宙背景辐射的方法，得出太阳系在宇宙中的速度是390千米/秒，但这个速度与太阳系绕行银河系核的速度——220千米/秒的速度是相反的，所以可以得出银河系核在宇宙中的速度为600多千米/秒。银河在空间中运动的方向是指向长蛇座的方向。关于银河系的未来，目前观察认为仙女座星系正以300千米/秒的速度向银河系运动，在30亿～40亿年后可能会撞上银河系，但太阳和各大恒星也不会相撞，因两个星系可能会花上数十亿年的时间合并成一个椭圆星系。