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第6章 美丽的银河系

长久以来,美丽的银河激发了无数的人的猜测与好奇。无论是牛郎织女的故事,还是众多极富想象力的星座和传说,都强烈的吸引着人们的心灵。古代占星术更是使银河蒙上了一层神秘的色彩。

美丽的银河与银河系

如果你有机会远离城市的喧嚣,在深夜里,来到一望无际的草原,或是看不见一点光亮的海边,这个时候偏巧没有月光,天气晴朗,你就会看到一条粗壮、美丽的银白色的带子在夜空划过,偶尔还闪烁着迷人的光芒,这就是传说中的银河,也叫天河。只可惜在现代都市文明的照耀和空气污染下,在城市里很难见到这样的美景了。

银河自古以来就吸引着人们的注意力。例如在牛郎和织女的神话故事里说,银河是西王母娘娘用银针划的一道天河,以此让牛郎和织女只能隔河相望,不能团聚。通过天文望远镜观测银河,人们发现银河是由密集的恒星组成的,且由于恒星太过密集,才呈现出白茫茫的一片。这个由大约1000多亿颗恒星组成的巨大恒星集团,叫银河系。

银河绕天空一周经过的主要星座至少有33个,占全天空88个星座的三分之一以上。

银河在天空上勾画出的轮廓不太规则,也比较模糊,宽窄也不一致,各部分的明亮程度也相差较大。天鹰座往南的“大分叉”和南十字座附近的“煤袋”都是银河上的暗区;人马座一带是银河最明亮的部分,那里星云密集,在晴朗无月的夜晚,明亮得如同朵朵白云。

银河系的外观是中央厚、边缘薄的扁平盘状体。银河系里的主要物质都聚集在这个盘状结构里,叫银盘。从侧面看,盘状结构像一个用来投掷的铁饼;从正面看,犹如急流中的漩涡。银盘的直径约8万光年,中央厚约1万光年。太阳位于银盘的边缘,距银河中心(银心)约3.3万光年,在银道面以北约26光年。银河系也有自转运动,现已发现银河系有4条旋臂。

旋臂是银河系中物质最密集的区域。太阳以每秒250千米的速度绕银河系中心运动,绕银河系中心一周要2.5亿年。银河系中心质量约相当于几百万个太阳质量。

银河系可以说是一个巨大的恒星城,太阳系只是这个星城中的一户居民,太阳是这户居民的家长。地球和其他行星是这个家庭中的成员。

恒星和星云

夜空中闪烁的小星星,绝大部分都是自己能发光和发热的气体星球,这样的天体就叫恒星。比如,北斗七星、北极星、牛郎星和织女星等。太阳是距地球最近的一颗恒星。

宇宙间恒星家族是非常庞大的。在一年四季星空中,用肉眼能直接看到的恒星就有6000多颗。通过天文望远镜观测恒星时,恒星也只是一个个星点,绝对分辨不出它们的视面。这是因为恒星离地球都十分遥远,除太阳外,离地球最近的恒星是半人马星座中的比邻星,它离地球约4.2光年,约合40万亿千米。

尽管恒星距地球如此遥远,天文学家们还是弄清了恒星的结构、物理性质、化学成分、空间分布、运动规律和演化过程等。

恒星的体积差异十分悬殊。太阳在恒星世界中论体积只是一颗中等身材的恒星。织女星的直径是太阳直径的2.8倍,心宿二的直径是太阳的600倍,仙王座VV星的主星直径是太阳的1600倍。也有比太阳还小的恒星,如天狼星的伴星,它的直径只有5000多千米,比地球还小。

恒星本身是千变万化的,它也有类似生物一样的诞生、发展、衰老和死亡的过程。比如,金牛星座中的毕宿五,它的颜色发红,表面温度低,属老年恒星。御夫星座中的五车二,颜色发黄,表面温度约5500℃,和太阳一样属火力旺盛的壮年恒星。天狼星发出蓝白色的光芒,表面温度高,是恒星中风华正茂的青年后生。

恒星际空间不是真空,其中充满形形色色的物质。这些物质包括星际气体、尘埃、粒子流、宇宙线和星际磁场等,统称为恒星际物质。而这些物质的分布也是不均匀的,气体和尘埃比较密集的区域,形成各式各样的云雾状天体,就叫星云。它们是银河系内重要的物质组成。

恒星的运动

我们可以肯定的说:在宇宙中,是找不到静止的物体的。即使是我们地球上的房屋、街道,它们也是跟着地球在自转和公转。所以地球上的一切东西,对地面来说是静止的,对太阳来说则是时刻在动。

有人说,天上的恒星看起以来一点都不动,难道不是静止的吗?不是的。

事实上,恒星不但没有静止,反而以极大的速度在运动,甚至超过了火箭的速度。更奇怪的是,恒星在天上运动,各有各的方向,有的奔向地球而来,有的则远离地球而去,快慢也不相同。

例如,天狼星就以每秒8千米的速度朝地球奔来,织女星的速度是每秒14千米,牛郎星达到了26千米,比火箭快多了。

而猎户座的参宿七这颗星,以每秒21千米的速度,飞离地球,就是说,它们与地球的距离,每一秒钟都在增加。

恒星运动那么快,为什么我们看不出来呢?

其实,我们看到的快与慢,是和远与近有关系的。比如飞机在近处飞过,就一掠而过,显得很快;若在远处飞则显得慢吞吞的。不但如此,快与慢还与运动方向有关。如果沿视线方向动,再快也感觉不出来。恒星离开我们十分遥远,只有那么一个点,而且它们的运动方向也各不相同,因此,看起来似乎恒星是静止不动的错觉。

我们熟悉的北斗七星,10万年前和现在是不一样的,就是由于恒星在运动的结果。但是,10万年才动这么一点,可见我们肉眼是无法感知的。不过,专业精密的仪器可以办到这一点。

发光的恒星与不发光的行星

我们都知道,像太阳之类的恒星都是可以发光的,但是很奇怪的是,诸如我们地球之类的行星却不能发光,这是为什么呢?

原来,恒星有巨大的能量,内部温度高达1000万℃,在这样高的温度下,物质会发生热核反应,在反应过程中恒星会损失一部分质量,同时释放出巨大的能量。这些能量从内部向外传递,使它们看上去闪闪发光。

而行星的温度远低于恒星,因此它们是不发光的。行星的质量比恒星小得多,即使是太阳系中最大的行星木星,也不及太阳质量的千分之一。因此,行星内部绝对不可能有高到热核反应的程度。

星座和星图

茫茫星海,常常令人望而生叹。人类在生产和生活中需要通过认星来定时间、判别方向和季节等,因此,世界上古老的民族都有自己传统的认星方法。中国古代为了认星方便,把在中国黄河流域见到的星空划分成三垣二十八宿。垣和宿都是星空区域的意思。

古巴比伦人在公元前3000年左右,把较亮的恒星划分成许多区域,这些区域叫星座。每个星座根据较亮的恒星连线组成的图案形状,结合神话故事中的人物、动物命名,如大熊座、狮子座等。1928年,国际天文学联合会决定,在已有星座概念的基础上,将全天划分为88个星座,其中沿黄道有12个星座,北半天球还有29个星座,南半天球有47个星座。每个星座面积大小不一,形态各异。88个星座中有45个星座是用动物名称命名的。

将星星和一些天体在星空中的分布和特征(亮度、形态等)绘制在平面图上,这就叫星图。星图是认星、天文观测和研究的基本工具。星图的种类很多,一般说来,初学使用星图的人要首先了解星图的基本特征,要对好方位,调到观测的日期和时刻,才能和自然界一致;要注意星图的历元是哪一年,星图上标的星等比例;要熟悉星图上的星座分区和星图上各种名称的意义等。

不同出生日期的人的星座对应表

白羊座 3.21-4.19

金牛座 4.20-5.20

双子座 5.21-6.21

巨蟹座 6.22-7.22

狮子座 7.23-8.22

室女座 8.23-9.23

天秤座 9.24-10.23

天蝎座 10.24-11.21

人马座 11.22-12.21

摩羯座 12.22-1.19

宝瓶座 1.20-2.18

双鱼座 2.19-3.20

哪颗恒星离我们最近

晴朗的夜晚,天空里繁星密布,似乎是镶嵌在夜幕上的光闪闪的银钉。这一个个银钉,都是一颗颗距离不等的、遥远的恒星。

那么,在这浩瀚无边的恒星世界里,哪一颗恒星离我们最近呢?

离我们最近的恒星,自然应该是“太阳”,太阳离我们的距离是1.5亿千米,从太阳上发射出来的光,只需499秒钟就到达地球了。

除了太阳,离我们地球最近的,而且能用肉眼看得见的恒星,是半人马星座中最亮的α星——“南门二”,同我们的距离是41万亿千米,比太阳离开我们远27万倍。从“南门二”发射如来的光,要经过4年又3个月的时间才能到达我们地球上。每逢阳历六月,太阳落山以后,在南方地平线附近,我们可以看到它。

“南门二”只是肉眼能看见的,离我们最近的恒星。还有一颗恒星比“南门二”离我们更近,也在半人马星座里。与地球的距离大约是40万亿千米,相当于4.22光年。从它那里发射出来的光,到达地球比从“南门二”发射出来的光约早到1个月。除了太阳以外,它就是距离我们地球真正的最近的恒星了。我们给它起了一个形象的名字,叫做“比邻星”。

“比邻星”靠在“南门二”的附近,并与南门二一起相互绕转。原来,南门二是颗双星,它是南门二的一颗子星。但是它的亮度太暗了,视星等才11等,所以我们用肉眼观测时,只能看到“南门二”,而看不见“比邻星”。