银河系的发现

银河系的发现

在晴朗的夜晚，人们很容易看到银河，它就是那条横贯夜空、隐约可见的白茫茫的光带。关于银河的起源，在古罗马的神话故事里，说的是大神朱庇特（即希腊神话中的宙斯）是一个好拈花惹草的天神，他和一位民间美女在凡间生了一个儿子，取名为赫拉克勒斯。由于婴孩没有奶吃，朱庇特把私生子悄悄地送到熟睡的妻子朱诺身边，据说只要吃了妻子一次奶水，以后孩子的身体就会非常健壮。

婴孩刚刚洗晕了几口奶水，朱诺发现了。她被吓了一跳，身体一下失去平衡，顿时丰腴的双乳喷出乳汁，撒向了太空，就形成了茫茫的银河系。“银河”一词的英文就是“Milky　Way”，即“乳白色的路”之意。

人们常说“工欲善其事，必先利其器”。为了看到更远的天体，人们需要更好的观天设备。当初伽利略刚刚把他的第一架望远镜指向银河，就发现了其中很多用肉眼看不见的恒星。后来，人们把望远镜每改良一次，就能发现一大批更多、更暗的恒星。

英国天文学家威廉·赫歇尔是一位从业余爱好者成长起来的杰出人物。根据天文史书记载，赫歇尔一生自己磨制的望远镜面多达400余块。赫歇尔一生最大的愿望就是明白“宇宙的结构”。

1784年，赫歇尔决心要数一数天上究竟有多少星星，并且要研究它们在天空中的分布情况。要数清天上的星星，那可不是一件普通的事情，而是一件非常繁重艰难的工作。

当时，赫歇尔做了3个假设：①空间是完全透明的，因此通过望远镜可以看见银河最外层的恒星；②恒星在空间的分布完全均匀，意味着星星越密集的天区，表示该方向上银河延伸得越远；③天上所有的恒星的亮度大体相同，星等的大小反映了其距离的远近。为了弄清宇宙的结构，赫歇尔非常有耐心和毅力地投入了观测。

赫歇尔选择了从赤纬－30度到＋45度的方位，把星空分成683个区域，每个天区的大小为15′×15′，这正是他那架放大175倍望远镜的视场大小。赫歇尔为了保证观测资料的准确性，对每个选定的天区至少要在不同时日观测3次以上。

经过1083次观测，赫歇尔总共数出的恒星达到了117600颗之多。从数星星中，他发现了一种现象：恒星在某些方向上数量多，在某些方向上数量少；越是靠近天上那条乳白色的光带——银河，恒星分布就越密集，恒星数在银河平面方向上达到了最大值，而与银河垂直方向上的恒星数最少。

赫歇尔根据观测的结果，分析研究后认为，银河系是由恒星组成的“透镜”（或“铁饼”状）的庞大天体系统；所有恒星连同银河一起构成了银河系，银河系的形状大致像凸透镜；银河系的直径与厚度比大约在5∶1到6∶1之间。

现代天文学家在观测中发现，星光在传播的过程中会被空间尘埃所吸收，如果没有新的观测技术，这会使人们根本看不到远处的恒星，从而使得对银河系尺寸的估计偏小。现代天文观测表明，在盘状的银河之中的确存在许多尘埃，因此在银盘内看到的全是太阳附近的恒星，这就难怪人们曾错误地认为太阳是银河系的中心了。

银河系

在赫歇尔之后的1个世纪之多的时间里，人们对银河系的结构轮廓的认识没有多大改变，只是在银河系的空间范围上扩大了约10倍。当时，引起人们兴趣的是太空中的星云和星团。

1914年，取得博士学位后的美国青年天文学家沙普利来到威尔逊天文台工作。1921年，他担任著名的哈佛大学天文台长。威尔逊天文台有当时世界上最先进的天文望远镜——胡克望远镜，这架反射式望远镜口径为2．54米。沙普利利用它开展了探索球状星团的工作，并且研究了其中一种称为“造父变星”的脉动变星。

沙普利先后观测了约100个球状星团。他的统计表明，有1/3的球状星团在人马座以内；90%的球状星团分布在以人马座为中心的半个天球。

以上观测结果引起了沙普利的沉思：假定银河系内球状星团和恒星一样对称分布，而且太阳在银河系中心，那么，地球上人们所看到的天空上的球状星团就应该呈对称分布。

可是，观测结果并不是这样的。是否存在另一种可能，即太阳实际上处在远离银河系中心的地方。因此，地球上的人们才观测到球状星团呈现不对称分布的现象。

最后，沙普利大胆地把太阳从银河系的中心移开了，并指出银河系中心是由各球状星团组成的天体系统的中心，该中心就在人马座方向，距离太阳约15000秒差距。

沙普利利用周光关系估计，较近的球状星团距离太阳12000秒差距，著名的武仙座球状星团为30000秒差距。沙普利指出，球状星团组成的天体系统范围实际上就是银河系的范围。从那时以来，经过几十年的天文学观测检验，一再证明沙普利描述的银河系模型基本上是正确的。这是继哥白尼提出“日心说”之后，人类对宇宙认识的又一次飞跃。

银河系的多数物质就分布在薄薄的中间凸起银盘之中，其中主要是恒星，也包括部分气体和尘埃。银盘的中心平面叫做道面，银盘中心凸起的椭球状部分称为银河系的核球，核球中心很小的致密区叫银核。

银盘外面是一个范围广大、近似球状分布的系统，叫做银晕，银晕中的物质密度比银盘中低得多，银晕外面还有物质密度更低的、大致呈球形的银冕。根据天文学家的估计，银盘直径约30000秒差距，中间部分的厚度约2000秒差距，核球长轴约5000秒差距，厚度约4000秒差距，结构比较复杂。

如果从银盘上面俯视，银河系颇似水中的漩涡，从银河系核球向外伸展出几条旋臂，它们是银盘内年轻恒星、气体和尘埃集中的地方，也是一些气体尘埃凝聚形成年轻恒星的地方。

一般来说，旋臂内的物质密度比旋臂间大约高出10倍。在旋臂内恒星约占有1/2质量，剩下的1/2物质是气体和尘埃。由于旋臂内多有许多亮星闪耀，在通过大口径望远镜拍到的照片上，可看到漩涡结构。

太阳除了自转外，它还携带着太阳系天体围绕着银心公转，在半径约3万光年的轨道的速度约250千米/秒，公转一周约2．6亿年之久。银河系中所有的恒星都像太阳一样在绕着银心旋转，这就是说，银河系也存在自转。银河系的旋臂也在绕着银河系的中心旋转。通过观测发现，银河系作为一个整体还朝着麒麟座方向以214千米/秒的速度运动着。