自古以来,气势磅礴的银河就是人们 十分注意观察和研究的对象。古人不知道银河是什么,把银河想像为天上的河流,早在先秦时代就用地上的黄河和汉水代称天上的银河,即河汉。
中国著名的神话故事牛郎织女鹊桥相会,这鹊桥就是铺设在这天河之上。
欧洲人把银河想像成是天上的神后喂养婴儿时流淌出来的乳汁形成的,叫它为牛奶路。英文中的银河(Milky Way)就是这么来的。
地球是太阳系里八个行星之一,而地球与太阳一比,是微不足道的,太阳的体积比地球大一百万倍,质量约是地球的三十三万倍。把地球放在太阳的表面,只是一个小黑点而已,还没有太阳上的黑子(sunspot)大。
但从宇宙来看太阳不过是银河系里一颗极普通的星体,银河系里有上千亿颗恒星,比太阳质量大几十倍,光度比太阳强一百万倍的恒星众多。银河之广更是不可思议,譬如说人类要想到距地球约三万光年的银河系的中心去,用光的速度来旅行,在旁观者眼中也要走三万多年,由于相对论效应,飞船上的人实际上没有度过时间(所以看到的远处的恒星仍旧是它当时的景象),假设真有这样一个太空船,人类以光速出发,到达之三万光年远时,地球上已是千代子孙。
太阳和其他银河系的星球也是一样的绕银河系的中心旋转。地球自转需时一日,月亮绕地球一周需时一月,地球绕太阳一周需时一年,太阳绕银河系中心一周需时一星系年,一个银河系年等于二亿五千万年。
银河系十分巨大,但是在整个宇宙里,类似银河的星系有三十亿(3,000,000,000)之多,这个空间的直线距离就有十亿光年之谱。
银心位置争论
银河系的繁星坐落在一个扁平的图形中,太阳位居此图形的中央,凯卜庭运用那时的观测技术,定出这个图形的直径有二万三千光年。凯卜庭的银河观在二十世纪初期,是大家一致同意的,因为他数星的结果,发现星数随距离而递减。这是一个「太阳非在银河中央不可」的有力证据。但赫雪与凯卜庭都用了一个错误的假设,他们认为星际光吸可以完全忽略,这一点错误使他的结论全部改观。在银河系中的星际尘随氢原子气体运行,充塞在银河平面之中,这些星际尘能遮蔽星光,所以人们看到银河系里繁星点点,其实这些都是比较和太阳接近的星,而在银河平面中真正远的星(约15,000光年以上)既使用最大的望远镜也难看到。因为星际光吸只能看到左近的繁星,而且星数也因光吸随距离而递减,所以错以为太阳系在银河中央。
天文位置/星际尘埃的散布空间
夏夜星空中从东北向南横跨天空的银河,宛如奔腾的急流,一泻千里。迢迢的银河引起多少美丽的遐想和动人的故事。
其实,一年四季都可以看到银河,只不过夏秋之交看到了银河最明亮壮观的部分。银河经过的主要星座有:天鹅座、天鹰座、狐狸座、天箭座、蛇夫座、盾牌座、人马座、天蝎座、天坛座、矩尺座、豺狼座、南三角座、圆规座、苍蝇座、南十字座、船帆座、船尾座、麒麟座、猎户座、金牛座、双子座、御夫座、英仙座、仙后座和蝎虎座。
银河在天空明暗不一,宽窄不等。最窄只 4°~5°,最宽约 30°。 银河看起来是白茫茫的困扰人们许久,伽利略发明了天文望远镜以后,带着这个不解之谜,把望远镜指向银河,原来银河是由密集的恒星组成的。这一"带形" 天区的恒星最密集,是因为由 1000 多亿颗恒星组成一个透镜形的庞大的恒星体系,太阳系就在这个体系之中。人类从太阳系向周围看到盘状的边缘部分呈带形天区。这个天区的恒星投影最密集,这就是所看到的银河。这个庞大的恒星体系也由银河得名,叫银河系。
肉眼的极限视星等为5.5以上或光污染指数5级以上才能看到银河,如果肉眼看不到银河,使用最先进的观测仪器也很难看到银河。 北半球来说夏季最明显看到银河(在天蝎座、人马座延伸至夏季大三角,甚至仙后座),冬季银河很黯淡(在猎户座与大犬座)。
实际上,银河是银河系的一部分,银河系是太阳系所属的星系。因其主体部分投影在天球上的亮带被称为银河而得名。人类置身其内而侧视银河系时所看到的它布满恒星的圆面。由于恒星发出的光离地球很远,数量又多,又与星际尘埃气体混合在一起,因此看起来就像一条烟雾笼罩着的光带,十分美丽。
银河各部分的亮度是不一样的。靠近银心的半人马座方向比其他部分更亮一些。
银河的密度波
星系旋转一周,大约需两亿五千万年,所以漩涡臂如何旋转,无法直接观测,但知道这些星系都有很强的较差自转,它造成了一个事实,叫做旋紧矛盾,这成为研究银河结构理论家的核心问题,瑞典天文学家林德博留意这个问题后,通过计算大量轨道问题,得到经验,他想到漩涡b也许不是物质,而是密度波的呈现,但他最后并未解决,这一问题到了旅美中国科学家林家翘手上得以解决,林家翘从理论上证实了漩涡密度波的存在,并从天文观测中找到证据。
密度波可以运用到任何一个涡状星系上,因为人们对银河系的知识最周全,所以重点放在银河系上。根据密度波的理论,可以推算出-个具有二个旋涡臂的波式,这个波式起于四千秒差距,密度波绕银河中心的角速度叫式速,银河式速只有银河自转(以太阳为准)的一半,涡臂中总密度比平均密度大十分之一而已,这十分之一主要是由星际气体与低速星球所造成,因为低速星球多半是新生星,所以涡臂虽然质量并不太多光度却甚强。
生物链接/银河系对生物界的影响
地球(太阳系)绕银河中心一周的时间是不断延长的,这说明银河系是在不断扩张的。与此同时,太阳系公转轨道是不断沿其椭圆的两圆心连线的延长线拉长的。这说明在银河系外有相邻星系对太阳系的吸引力不断增大。 是地球绕银河中心一周的环境变化,造成了地球上生物的多次大灭绝。这实质并不是灭绝,而是动物界的一种综合发展过程。在动物界的分析发展阶段,动物种类和数量是不断增多的。到动物界的分析与综合发展的质变临界点上,动物的种类和数量达到最多,然后进入综合发展阶段。在动物界的综合发展阶段,动物的种类是不断增加的,其个体数量是不断减少的,但其质量却是不断提高的。正因如此,虽然发生了多次动物大灭绝事件,动物界本身非但没有灭绝,反而越来越兴旺繁荣,并产生了高级动物--人类。人类属于动物界,哺乳纲、灵长目、人科、人属、智人种。
银河自转
银河自转与质量是有直接关系,角速度愈近银河中心愈快,从太阳到银河中心一半距离时,自转增加一倍,接近银河中央而角速度增加数倍不止,根据这个自转率,银河质量高度聚集在内部,密度向外递减。
银河涡状结构
德极天文学家巴德首先发现仙女星座星等的ob型新生星,集中在旋涡臂中,这点说明了旋涡臂要比星系其他部位明亮,并且证明星系虽有数百亿岁,但新星球却还在不断产生中,同时使大家渐渐相信星球是星际气体凝聚而成。
因为银河系的较差自转,里面快外面慢,利用几何原理,可以把通过太阳大圆内的银河自转率求出来,大图以外的自转无法正确求出,但普通采用的外推法有相当的准确性。
银河的文学
世界各地有许多创造天地的神话围绕著银河系发展出来。
很特别的是,在古希腊就有两个相似的希腊神话故事在解释银河是怎么来的。有些神话将银河和星座结合在一起,认为成群牛只的乳液将深蓝色的天空染白了。在东亚,人们相信在天空中群星间的雾状带是银色的河流,就是天河。Akashaganga是印度人给银河的名称,意思是天上的恒河。
中国古代把银河也叫天河、星河、河汉等。早在先秦时代《庄子-逍遥游》里就有:"吾惊怖其言犹河汉而无极也",本是指黄河与汉水,后来泛指天上的银河。
银河,在中国古典诗文中还有不少有趣的别称
曹操《观沧海》"星汉灿烂,若出其里"中的"星汉"。
陆机《拟明月皎夜光》"招摇西北指,天汉东南倾"中的"天汉"。
"白露含明月,青霞断绛河"中的"绛河"
"天河夜转漂回星,银浦流云学水声"中的"银浦"
"玉烟青湿白如幢,银湾晓转流天东"中的"银湾"
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