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【星系系列科普文章】01话说银河 — 初识“奶之路”
2020-09-16     (点击: )

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我们所处的家园—地球,是太阳系的第三颗大行星。而我们的太阳系,则处在一个更加庞大的天体系统—银河系之中。星系(包括我们所处的银河系),是由大量的恒星、气体与尘埃、以及神秘的“暗物质”组成的由彼此间的引力束缚在一起的庞大天体系统。整个银河系中共包含有2~3千亿颗恒星,如果一个人不停的数,则要数上9400多年!?


银河系研究史

银河系的英文名称是“Galaxy”(首字母G大写),也经常写为“Milky Way”,即“奶之路”,这源自于西方神话中关于银河形成的神话故事。而中国古人则认为天上的银河(天河)与地上的大河(黄河)相通,如刘禹锡的《浪淘沙》:

“九曲黄河万里沙,浪淘风簸自天涯。

如今直上银河去,同到牵牛织女家。”;

李白的《将进酒》:

“君不见黄河之水天上来,

奔流到海不复回”;

更有天上的牛郎织女隔“河”(即银河)相望,每年“七夕”时鹊桥相会的神话传说。

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上图:意大利画家J.R.Tintoretto 1580年的画作,描绘了银河诞生的神话

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上图:“同到牵牛织女家”

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1610年,意大利著名科学家伽利略第一次将望远镜指向星空,他发现天上的银河是由无数繁星所组成。



图片1785年,英国著名天文学家威廉.赫歇尔通过计量不同方向的恒星密度,得到了第一幅银河系整体图像:银河系为扁盘状,太阳位于其中心附近,当然这是由于他认为所有恒星光度相同且没有考虑银河系星际介质(尘埃)消光的影响而得到的不准确的模型!


图片1920年,美国天文学家沙普利通过对球状星团的研究提出:银河系的结构是扁盘状的,直径为33万光年,而太阳系到银心的距离为5.2万光年,虽然与今天的测量值相比估计过大,但这是人类当时对银河系比较准确的认识了。

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上图:意大利科学家伽利略观察描绘的银河繁星

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上图:英国天文学家威廉.赫歇尔通过恒星计数得到的银河系图

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上图:美国天文学家 H.沙普利通过球状星团获得的银河系结构

望银河

从地球上看,银河是天空中的一个乳白色的环带,在人马座附近最亮、最宽,它的中心线近似为天球上的一个大圆,称为银道。对北半球的人们来说,夏季的银河最为壮观,头顶上有“隔河相望”的牛郎织女星,南边还有银河系的中心区域(人马、天蝎与蛇夫座)呈现;相对来说,北半球冬季的银河略显暗淡,猎户座、大犬座和小犬座分列其两侧,但如果你有机会来到南半球,就将观赏到无比壮丽的冬季银河,以及在其附近的南十字座和夜空中的“两朵云彩”——大小麦哲伦云(大小麦哲伦星系,它们都是银河系的伴星系)。

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上图:夏季银河

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上图:冬季银河

在地球上,我们可以在环境黑暗的地方,用多幅照片全景拼接的方法拍摄美丽的“银河拱桥”照片;而天文学家则利用各种地基与空间天文望远镜观测拍摄了银河系在多个电磁波波段(gamma射线-X射线-光学-红外-射电)的图像数据资料。

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上图:在智利拍摄的“银河拱桥”照片,图左侧可见大小麦哲伦云星系

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上图:多波段下的银河系,从上到下分别为:408MHz射电连续谱、原子氢气体、2.4-2.7GHz射电连续谱、分子氢气体、IRAS中远红外、WISE中红外、近红外、可见光、X-射线、Gamma-射线


银道坐标系

天文学家研究了解银河系,尤其是研究银河系之内的天体或与之相关的问题,习惯使用“银道坐标系”。银道坐标系以银道面与天球相交的大圆(即银道)为基本圈,银道与天赤道两个交点中的升交点为原点。坐标为银经L和银纬b:银经从升交点开始逆时针方向度量0h~24h(或0~360度),银纬度量方式与赤纬相似(从银道向北0~90度,向南0~-90度),银赤交角约62度。银河系中心的赤经赤纬为α=17h45.6m,δ= -29°00′ (J2000),而北银极则位于后发座方向,其赤经赤纬为α=12 h 51.4 m, δ=27°08′ 。

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上图:银道坐标系

银河系到底是什么样子的呢?人类又是如何研究认识我们的家园的呢?请待下回:‘话说银河-之二 — “只缘身在此山中”’分解~

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