蔡紹軍

每年的六月夏天或者九月秋天，在沒有月光的晴朗夜晚，當(dāng)我們抬頭仰望星空的時(shí)候，除了滿天星星之外，總會(huì)看見一條紗巾似的銀白色亮帶，好像是天上的一條河流，河中繁星點(diǎn)點(diǎn)，波光粼粼.這條“長(zhǎng)河”就是銀河.一看到銀河，同學(xué)們的腦海中立刻會(huì)想到一個(gè)流傳千古的美麗民間傳說(shuō)——鵲橋相會(huì)：織女是一個(gè)天上的仙女，一次下凡到人間認(rèn)識(shí)了牛郎，牛郎織女兩人彼此相愛，結(jié)為夫妻，不料織女的母親王母娘娘強(qiáng)行把織女帶回天宮，讓兩人隔著銀河相望，卻不得相聚，后來(lái)每逢七月七日，人間的喜鵲就要飛上天去，在銀河為牛郎織女搭鵲橋相會(huì).

在遠(yuǎn)古時(shí)候，人們認(rèn)為銀河是一條通往天上的道路或河流.在埃及，人們稱銀河為“天堂中的尼羅河”.在希臘神話中，銀河是赫拉女神給大力神哺乳時(shí)，不小心濺出的乳汁形成的，因此在英語(yǔ)中銀河叫做“Milky way”，意為乳汁形成的路.

在我國(guó)的古代，人們根據(jù)它的顏色，把它叫“銀河”，在我國(guó)古代詩(shī)文中，銀河還有許多富有詩(shī)意的別名，如李白的“飛流直下三千尺，疑是銀河落九天”；劉禹錫的“曾隨織女渡天河，記得云間第一歌”；陸游的“迢迢天漢西南落，喔喔鄰雞一再鳴”；白居易的“燈火萬(wàn)家城四畔，星河一道水中央”；蘇軾的“暮云收盡溢清寒，銀漢無(wú)聲轉(zhuǎn)玉盤”.詩(shī)中的天河、天漢、星河、銀漢，都是指人們常說(shuō)的銀河.

在古代，由于科學(xué)技術(shù)不發(fā)達(dá)和人們認(rèn)識(shí)的局限性，古人將銀河視為不可思議的天文奇觀，并對(duì)它做出了各種各樣的解釋和想象.那么，銀河到底是一條什么樣的河呢？為什么銀河會(huì)出現(xiàn)在夜空中？銀河又是由什么構(gòu)成的呢？一起去銀河一探究竟吧！那么真實(shí)的銀河到底是什么呢？

最早發(fā)現(xiàn)銀河本質(zhì)的人，是17世紀(jì)的天文學(xué)家伽利略，他用自己研制的望遠(yuǎn)鏡對(duì)銀河進(jìn)行觀測(cè)……他發(fā)現(xiàn)銀河并不是天上的河，而是一個(gè)由許許多多顆恒星和星云組成的恒星系統(tǒng)，因?yàn)樗x我們太遙遠(yuǎn)而無(wú)法用肉眼把它們辨認(rèn)出來(lái)，又由于星光與星際塵埃氣體混合在一起，所以看起來(lái)就像表面蒙著一條紗巾的河流.18世紀(jì)，天王星的發(fā)現(xiàn)者——著名天文學(xué)家威廉·赫歇爾，通過對(duì)天空中的恒星進(jìn)行計(jì)數(shù)分析……發(fā)現(xiàn)像這樣的銀河在宇宙中還有許多，所以他在“銀河”后面加個(gè)“系”，最終得出了“銀河系”這一天文概念.盡管赫歇爾確定的銀河系和我們現(xiàn)在所說(shuō)的銀河系有很大的區(qū)別，但這已經(jīng)為以后的天文學(xué)家對(duì)銀河系的研究跨出了非常堅(jiān)實(shí)的第一步.

自銀河系被赫歇爾發(fā)現(xiàn)之后，人們一直沒有停止對(duì)銀河系的探索，至今已把銀河系的空間范圍擴(kuò)大了約10倍.不過在赫歇爾之后的一個(gè)多世紀(jì)的時(shí)間里，人們對(duì)銀河系結(jié)構(gòu)輪廓的研究并沒有取得太大的發(fā)展，直至到了20世紀(jì)初，經(jīng)過荷蘭天文學(xué)家卡普坦（1851-1922）、薛普利和美國(guó)著名天文學(xué)家哈勃（1889-1953，為紀(jì)念哈勃的貢獻(xiàn)，月球上的哈勃環(huán)形山以及哈勃太空望遠(yuǎn)鏡均以他的名字來(lái)命名）和沙普利（1885-1972）以及瑞典天文學(xué)家林得·布拉德等許許多多天文學(xué)家經(jīng)過長(zhǎng)期對(duì)銀河系的觀測(cè)、分析和推理，最終得到了我們現(xiàn)在對(duì)銀河系的認(rèn)識(shí).

銀河系的結(jié)構(gòu)

銀河系是太陽(yáng)系所在的恒星系統(tǒng)，包括兩千億顆恒星和大量的星團(tuán)、星云，還有各種類型的星際氣體和星際塵埃.它的總質(zhì)量是太陽(yáng)質(zhì)量的一千四百億倍.銀河系中恒星的質(zhì)量約為90%，氣體和塵埃組成的星際物質(zhì)的質(zhì)量約占10%.

在銀河系里大多數(shù)的恒星集中在一個(gè)扁球狀的空間范圍內(nèi)，扁球的形狀好像是鐵餅，從側(cè)面看銀河系像一個(gè)中心略鼓的大圓盤，整個(gè)圓盤的直徑約為十萬(wàn)光年（1光年就是光在一年內(nèi)通過的距離，它大約等于9.5萬(wàn)億千米）.扁球體中間突出的部分叫“核球”，半徑約為七千光年.核球的中部叫“銀核”，四周叫“銀盤”.銀河系里大多數(shù)的恒星都集中在這個(gè)銀盤里，我們所處的太陽(yáng)系也不例外.在銀盤外面有一個(gè)更大的球形，那里星少，密度小，稱為“銀暈”，直徑為七萬(wàn)光年.銀暈外面還有銀冕，它的物質(zhì)分布大致也呈球形.

銀河系的形狀

從側(cè)面看銀河系像一個(gè)中心略鼓的大圓盤（這和我們體育課上用的鐵餅相似），整個(gè)圓盤的直徑約為10萬(wàn)光年，圓盤中間突出的核球，厚度約為1萬(wàn)光年，而這個(gè)大圓盤本身的厚度只有2000光年（圓盤厚度、核球厚度和圓盤的直徑三者之比為1∶5∶50，所以從側(cè)面看，銀河系的形狀也像我們?cè)谖锢碚n上做實(shí)驗(yàn)用的薄凸透鏡）.

我們通過哪吒鬧海的神話故事知道，神通廣大的哪吒有三頭六臂.如果我們跳出銀河系，站在其他星系上俯視銀河系，它像一個(gè)巨大的漩渦，這個(gè)漩渦有四個(gè)圍繞銀河系中心（簡(jiǎn)稱銀心）旋轉(zhuǎn)的臂，分別是人馬臂、獵戶臂、英仙臂和天鵝臂.旋臂主要是由星際物質(zhì)構(gòu)成的.太陽(yáng)在獵戶臂內(nèi)側(cè)，作逆時(shí)針旋轉(zhuǎn).太陽(yáng)繞銀心旋轉(zhuǎn)一周需要2.5億年.

銀河系的運(yùn)動(dòng)

二十世紀(jì)的二三十年代，天文學(xué)家在詳細(xì)研究了恒星的運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)上分析得出銀河系一方面繞自己的中心軸，以2.5億年一周的速度自轉(zhuǎn)，同時(shí)又以214km/s的速度在宇宙中不停地運(yùn)動(dòng)著.銀河系具有自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，但不像我們地球這樣整體轉(zhuǎn)動(dòng).銀河系自轉(zhuǎn)的速度，起先隨離開銀河系中心的距離增大而增大，但達(dá)到幾十萬(wàn)光年后就停止增加，直到銀暈中很遠(yuǎn)處都大致保持不變.也就是說(shuō)，銀河系一邊旋轉(zhuǎn)一邊飛馳，像一個(gè)巨大的飛盤，沿著一條復(fù)雜而奇妙的路線在太空運(yùn)轉(zhuǎn)著.

銀河系的年齡

銀河系在宇宙誕生的大爆炸之后不久就誕生了，而科學(xué)界認(rèn)為宇宙誕生的大爆炸大約發(fā)生在200億年前.天文學(xué)家利用先進(jìn)的科學(xué)儀器對(duì)銀河系年齡進(jìn)行研究，通過對(duì)相關(guān)現(xiàn)象的分析推理，推算出銀河系的年齡不會(huì)低于136億歲±8億歲.

太陽(yáng)系的位置

著名的美國(guó)天文學(xué)家沙普利用4年時(shí)間的觀測(cè)和研究，在1918年提出：太陽(yáng)系不在銀河系中心，而是距銀心約2.3萬(wàn)光年，以250km/s的速度繞銀心運(yùn)轉(zhuǎn).由于太陽(yáng)系不在銀河的中心位置，所以我們?cè)诘厍蛏峡瓷先ィy河是斜躺在天空的.隨著地球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)，銀河就隨著季節(jié)的變化改變著它在天空中的位置：夏天的傍晚朝向南北方向，到了冬天的夜晚又橫過來(lái)，變成接近東西方向了.

銀河系的黑洞

銀河系的大多數(shù)恒星都集中在銀盤里，銀盤中間突出的部分叫“核球”，這個(gè)核球的中部是銀河系的核心，叫銀心，由于大量的星際塵埃充斥于銀心與太陽(yáng)系之間，所以過去人們用光學(xué)望遠(yuǎn)鏡難以看到銀心.射電天文和紅外線觀測(cè)技術(shù)興起以后，人們揭開了它神秘的面紗：銀心是一個(gè)很特別的地方，有一個(gè)大質(zhì)量、密度非常大的核，它發(fā)出很強(qiáng)的射電、紅外、x射線和γ射線輻射.天文學(xué)家猜測(cè)銀心區(qū)可能有一個(gè)巨型黑洞，其質(zhì)量可能達(dá)到太陽(yáng)質(zhì)量的250萬(wàn)倍.

黑洞是一種引力極強(qiáng)的天體，就連光也不能逃脫.當(dāng)恒星的半徑小到一定程度，就連垂直表面發(fā)射的光都無(wú)法逃逸了.這時(shí)恒星就變成了黑洞.說(shuō)它“黑”，是指它就像宇宙中的無(wú)底洞，任何物質(zhì)一旦掉進(jìn)去，“似乎”就再不能逃出.由于黑洞中的光無(wú)法逃逸，所以我們無(wú)法直接觀測(cè)到黑洞.然而，可以通過測(cè)量它對(duì)周圍天體的作用和影響來(lái)間接觀測(cè)或推測(cè)到它的存在.2011年8月，天文學(xué)家首次抓拍到黑洞吞噬恒星的過程，這被認(rèn)為是目前宇宙最神秘、最震撼的情景.照片中的黑洞仿佛魔鬼一般，一顆接近它的恒星瞬間被撕碎變成發(fā)光等離子體后消失無(wú)形.據(jù)報(bào)道，照片中的黑洞距地球40億光年.

宋代詞人秦少游作了一首《鵲橋仙》：“纖云弄巧，飛星傳恨，銀漢迢迢暗渡.金風(fēng)玉露一相逢，便勝卻人間無(wú)數(shù).柔情似水，佳期如夢(mèng)，忍顧鵲橋歸路！兩情若是久長(zhǎng)時(shí)，又豈在朝朝暮暮.”

美好的詩(shī)句不僅讓人遐想，關(guān)于牛郎織女的傳說(shuō)也是七夕情人節(jié)最動(dòng)人的地方，但從科學(xué)角度上來(lái)看，隔河相望的牛郎星、織女星真的能夠相會(huì)嗎？牛郎星、織女星和太陽(yáng)一樣，都是銀河系兩千億顆恒星中的一個(gè)，它們相距有16光年，如果他們真的要在銀河的“河中央”見面的話，即使都以光速奔向?qū)Ψ?，也必須?年前就啟程.