银河系直径

宇宙史话论文

摘要：本文第一部分对银河系的结构、年龄、基本特征进行了论述，第二部分介绍了中国

古代天文学的发展过程和主要成就。

正文：

1．对银河系的认识

（1）银河系概况

银河系是地球和太阳所属的星系。因其主体部分投影在天球上的亮带被我国

称为银河而得名。银河系是一个由2000多亿颗恒星、数千个星团和星云组成的

盘状恒星系统。银河系侧看像一个中心略鼓的大圆盘，整个圆盘的直径约为10

万光年。

银河系银河系呈旋涡状，是由4条螺

旋状的旋臂从银河系中心均匀对称地延伸

出来而形成的。银河系中心和4条旋臂是

恒星最密集的地方，有9460800000亿公

里。中间最厚的部分约12000光年。太阳

位于一条叫做猎户臂的旋臂上，距离银河

系中心约2.3万光年。

银河系的发现经历了漫长的过程。望

远镜发明后，伽利略首先用望远镜观测银

河，发现银河由恒星组成。而后，T.赖特、I.康德、J.H.朗伯等认为，银河和全

部恒星可能集合成一个巨大的恒星系统。18世纪后期，F.W.赫歇尔用自制的反

射望远镜开始恒星计数的观测，以确定恒星系统的结构和大小，他断言恒星系统

呈扁盘状，太阳离盘中心不远。他去世后，其子J.F.赫歇尔继承父业，继续进

行深入研究，把恒星计数的工作扩展到南天。20世纪初，天文学家把以银河为

表观现象的恒星系统称为银河系。J.C.卡普坦应用统计视差的方法测定恒星的平

均距离，结合恒星计数，得出了一个银河系模型。在这个模型里，太阳居中，银

河系呈圆盘状，直径8千秒差距，厚2千秒差距。H.沙普利应用造父变星的周光

关系，测定球状星团的距离，从球状星团的分布来研究银河系的结构和大小。他

提出的模型是：银河系是一个透镜状的恒星系统，太阳不在中心。沙普利得出，

银河系直径80千秒差距，太阳离银心20千秒差距。这些数值太大，因为沙普利

在计算距离时未计入星际消光。20世纪20年代，银河系自转被发现以后，沙普

利的银河系模型得到公认。

（2）银河系的年龄

依据欧洲南天天文台(ESO)的研究报告，估计银河系的年龄约为136亿岁，

几乎与宇宙一样老。

由天文学家LucaPasquini,PiercarloBonifacio,SofiaRandich,

DanieleGalli,n.所组成的团队在2004年使用甚大望

远镜(VLT)的紫外线视觉矩阵光谱仪进行的研究，首度在球状星团NGC6397的两

颗恒星内发现了铍元素。这个发现让他们将第一代恒星与第二代恒星交替的时间

往前推进了2至3亿年，因而估计球状星团的年龄在134±8亿岁，因此银河系

的年龄不会低于136±8亿岁。

（3）银河系的结构

银河系的总体结构是：银河系物质的主要部分组成一个薄薄的圆盘，叫做

银盘，银盘中心隆起的近似于球形的部分叫核球。在核球区域恒星高度密集，其

中心有一个很小的致密区，称银核。银盘外面是一个范围更大、近于球状分布的

系统，其中物质密度比银盘中低得多，叫作银晕。银晕外面还有银冕，它的物质

分布大致也呈球形。银河的盘面估计直径为100,000光年，太阳至银河中心的距

离大约是26,000光年，盘面在中心向外凸起。银河系整体作较差自转，太阳处

自转速度约220千米／秒，太阳绕银心运转一周约2.5亿年。银河系的目视绝对

星等为－20.5等，银河系的总质量大约是我们太阳质量的1万亿倍，大致10倍

于银河系全部恒星质量的总和。这是我们银河系中存在范围远远超出明亮恒星盘

的暗物质的强有力证据。

银盘是在旋涡星系中，由恒星、尘埃和气体组成的扁平盘.银盘直径约25

千秒差距，厚1～2秒差距，自中心向边缘逐渐变薄，银盘内有旋臂，这是气体、

尘埃和年轻恒星集中的地方。核球是银河系中心恒星密集的区域，近似于球形，

直径约4千秒差距，结构复杂。核球主要由星族Ⅱ天体

组成，也有少量星族Ⅰ天体。核球的中心部分是银

核。它发出很强的射电、红外、X射线和γ射线。其

性质尚不清楚，可能包含一个黑洞。银晕主要由晕星族

天体，如亚矮星、贫金属星、球状星团等组成，没有年

轻的O、B型星，有少量气体。

银心是星系中心凸出的部分，是一个很亮的球状，

直径约为两万光年，厚一万光年，这个区域由高密度的

恒星组成，主要是年龄大约在一百亿年以上老年的红色

恒星，很多证据表明，在中心区域存在着一个巨大的黑

洞，星系核的活动十分剧烈。银河系的中心﹐即银河系

的自转轴与银道面的交点。

银河晕轮，又称银晕，弥散在银盘周围的一个球形

区域内，银晕直径约为九万八千光年,这里恒星的密度很低，分布着一些由老年

恒星组成的球状星团，有人认为，在银晕外面还存在着一个巨大的呈球状的射电

辐射区，称为银冕，银冕至少延伸到距银心一百千秒差距或三十二万光年远。

2．对中国古代天文学的认识

中国古人在天文学上取得了很高的成就。中国是世界上天文学天文学起步

最早、发展最快的国家之一，在天文学上有精确的历法、令人惊羡的发明

创造、卓越的宇宙观等，在世界天文学发展史上，占据重要的地位。

我国古代天文学从原始社会就开始萌芽了。公元前24世纪的帝尧时代，就

设立了专职的天文官，专门从事“观象授时”。公元16世纪前，天文学在欧

洲的发展一直很缓慢，在从2世纪到16世纪的1000多年中，更是几乎处

于停滞状态。在此期间，我国天文学得到了稳步的发展，取得了辉煌的成

就。

我国古代对著名的流星雨，如天琴座、英仙座、狮子座等流星雨，各

有好多次记录，光是天琴座流星雨至少就有10次，英仙座的至少也有12

次。狮子座流星雨由于1833年的盛大“表演”而特别出名。从公元902～1833

年，我国以及欧洲和阿拉伯等国家，总共记录了13次狮子座流星雨的出现，

其中我国占7次，最早的一次是在公元931年10月21日，是世界上的第

二次纪事。从公元前7世纪算起，我国古代至少有180次以上的这类流星

雨纪事。世界天文史学界公认，我国对哈雷彗星观测记录久远、详尽，无

哪个国家可比。我国公元前240年的彗星记载，被认为是世界上最早的哈

雷彗星记录从那时起到1986年，哈雷彗星共回归了30次，我国都有记录。

此外，我国还有不少太阳黑子记录，如公元前约140年成书的《淮南

子》中说：“日中有踆乌。”公元前165年的一次记载中说：“日中有王字。”

战国时期的一次记录描述为“日中有立人之像”。更早的观察和记录，可以上

溯到甲骨文字中有关太阳黑子的记载，离现在已有3000多年。从公元前

28年到明代末年的1600多年当中，我国共有100多次翔实可靠的太阳黑

子记录，这些记录不仅有确切日期，而且对黑子的形状、大小、位置乃至

分裂、变化等，也都有很详细和认真的描述。这是我国和世界人民一份十

分宝贵的科学遗产，对研究太阳物理和太阳的活动规律，以及地球上的气

候变迁等，是极为珍贵的历史资料，有着重要的参考价值。

我国古代在创制天文仪器方面，也做出了杰出的贡献，创造性地设计

和制造了许多种精巧的观察和测量仪器，主要有三种：浑仪、漏壶和圭表。

这些仪器都有很高的精确度，用它们计算出的回归年为365.2425日，这个

数值与现今世界上通用的公历值相同，而这个数值是我国在六七百年前测

得的，由此可见，我国古代天文学的成就是非常高的。

3．对课程的意见

通过一学期的学习，我了解到了关于天体运行以及星系结构的相关知识，

知道了天文学从古代天文学发展到现代天文学的过程，明白了人与宇宙的联系和

人类不断探索宇宙的原因，有很大的收获，但是在课上关于天文学新进展的介绍

很少，希望老师以后能多讲一些关于天文学前沿动态的知识。