一、銀河系的概念

銀河系（Milky Way）是太陽系所處的星系，是一個(gè)由2,000多億顆恒星、數(shù)千個(gè)星團(tuán)和星云組成的盤狀恒星系統(tǒng)，它的直徑約為100,000多光年，中心的厚度約為6,000多光年。太陽系屬于這個(gè)龐大星系的恒星之一，而我們居住的地球則屬于太陽系中的一個(gè)行星。過去它被認(rèn)為與同處于本星系團(tuán)的仙女座大星系一樣，都是旋渦星系，但最新研究指出銀河系實(shí)際上為一棒旋星系（barred spiral galaxy）。因?yàn)樗褚粭l流淌在天上閃閃發(fā)光的河流一樣，古稱銀河、天河、天漢，北半球來說夏季最明顯看到銀河（在天蝎座、人馬座延伸至夏季大三角，甚至仙后座），冬季的那邊銀河很黯淡（在獵戶座與大犬座）。

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)，扁球的形狀好像鐵餅。扁球體中間突出的部分叫“核球”，半徑約為7千光年。核球的中部叫“銀核”，四周叫“銀盤”。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7萬光年。銀河系有一個(gè)銀心和兩個(gè)旋臂，旋臂相距4500光年。其各部分的旋轉(zhuǎn)速度和周期，因距銀心的遠(yuǎn)近而不同。太陽距銀心約2.3萬光年，以250千米/秒的速度繞銀心運(yùn)轉(zhuǎn)，運(yùn)轉(zhuǎn)的周期約為2.5億年。

地球所在的太陽系處于銀河系中，在地球上看銀河會(huì)發(fā)現(xiàn)橫跨星空的一條乳白色亮帶，這就是銀河系主體在天球上的投影。中國(guó)古代又稱為銀漢。在北半天，銀河從天鷹座先向西北，經(jīng)過天箭座、狐貍座、天鵝座、仙王座、仙后座，再折向東南,穿過英仙座、御夫座、金牛座、雙子座、獵戶座、縱貫天球赤道上的麒麟座，進(jìn)入南半天的大犬座、船尾座、船帆座，又折向西北，橫過船底座、南十字座、半人馬座、圓規(guī)座、矩尺座、天蝎座、人馬座和盾牌座。銀河經(jīng)過23個(gè)星座，周天一圈后又回到天鷹座。用望遠(yuǎn)鏡觀察，可以看見銀河是由為數(shù)眾多的恒星和星云組成的。星云有亮有暗。亮星云密集處使銀河增亮，例如，盾牌座、人馬座一帶的亮區(qū)。暗星云則表現(xiàn)為銀河上的暗區(qū)，例如，天鷹座以南的“大分叉”和南十字座附近的“煤袋”。銀河在星空勾畫出輪廓不很規(guī)則、寬窄不很一致的帶，叫作銀道帶。銀道帶最寬處達(dá)30°，最窄處也超過10°。

二、銀河系的特征

銀河系是一個(gè)中間厚，邊緣薄的扁平盤狀體。他的主要部分稱為銀盤，是一個(gè)漩渦狀。它的總質(zhì)量約有太陽的一萬億倍，直徑約為十萬光年，中央厚約1萬光年，邊緣厚約3000-6000光年。太陽約處于與銀河系中心距離約27,700光年的位置。

銀盤外面是由稀疏的恒星和星際物質(zhì)組成的球狀體，稱為銀暈，直徑約10萬光年。

銀河系是太陽系所在的恒星系統(tǒng)，包括一二千億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)量是太陽質(zhì)量的1400億倍。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)，扁球的形狀好像鐵餅。扁球體中間突出的部分叫“核球”，半徑約為7千光年。核球的中部叫“銀核”，四周叫“銀盤”。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7萬光年。銀河系是一個(gè)旋渦星系，具有旋渦結(jié)構(gòu)，即有一個(gè)銀心和兩個(gè)旋臂，旋臂相距4500光年。其各部分的旋轉(zhuǎn)速度和周期，因距銀心的遠(yuǎn)近而不同。太陽距銀心約2.3萬光年，以250千米/秒的速度繞銀心運(yùn)轉(zhuǎn)，運(yùn)轉(zhuǎn)的周期約為2.5億年。

銀河系物質(zhì)約90％集中在恒星內(nèi)。恒星的種類繁多。按照恒星的物理性質(zhì)、化學(xué)組成、空間分布和運(yùn)動(dòng)特征，恒星可以分為5個(gè)星族。最年輕的極端星族Ⅰ恒星主要分布在銀盤里的旋臂上；最年老的極端星族Ⅱ恒星則主要分布在銀暈里。恒星常聚集成團(tuán)。除了大量的雙星外，銀河系里已發(fā)現(xiàn)了1000多個(gè)星團(tuán)。銀河系里還有氣體和塵埃，其含量約占銀河系總質(zhì)量的10％，氣體和塵埃的分布不均勻，有的聚集為星云，有的則散布在星際空間。20世紀(jì)60年代以來，發(fā)現(xiàn)了大量的星際分子，如CO、H2O等。分子云是恒星形成的主要場(chǎng)所。銀河系核心部分，即銀心或銀核，是一個(gè)很特別的地方。它發(fā)出很強(qiáng)的射電、紅外，X射線和γ射線輻射。其性質(zhì)尚不清楚，那里可能有一個(gè)巨型黑洞，據(jù)估計(jì)其質(zhì)量可能達(dá)到太陽質(zhì)量的幾千萬倍。

我們的銀河系大約包含兩千億顆星體，其中恒星大約一千多億顆，太陽就是其中典型的一顆。銀河系是一個(gè)相當(dāng)大的螺旋狀星系，它有三個(gè)主要組成部分：包含旋臂的銀盤，中央突起的銀心和暈輪部分。

依據(jù)歐洲南天天文臺(tái)(ESO)的研究報(bào)告，估計(jì)銀河系的年齡約為136億歲(109年)，幾乎與宇宙一樣老。

銀河系有4條旋臂，分別是人馬臂，獵戶臂，英仙臂，3000秒差距臂。太陽位于獵戶臂內(nèi)側(cè)。旋臂主要由星際物質(zhì)構(gòu)成。銀河系也有自轉(zhuǎn)。太陽系以每秒250千米速度圍繞銀河中心旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)一周約2.2億年。銀河系有兩個(gè)伴星系：大麥哲倫星系和小麥哲倫星系。與銀河系相對(duì)的稱之為河外星系。

三、銀河系的結(jié)構(gòu)

2005年，銀河系被發(fā)現(xiàn)以哈柏分類來區(qū)分應(yīng)該是一個(gè)巨大的棒旋星系SBc(旋臂寬松的棒旋星系)，總質(zhì)量大約是太陽質(zhì)量的6,000億至30,000億倍。有大約1,000億顆恒星。

銀河的盤面估計(jì)直徑為100,000光年，太陽至銀河中心的距離大約是26,000光年，盤面在中心向外凸起。

銀河的中心有巨大的質(zhì)量和緊密的結(jié)構(gòu)，因此強(qiáng)烈懷疑它有超重質(zhì)量黑洞，因?yàn)橐呀?jīng)有許多星系被相信有超重質(zhì)量黑洞在核心。

就像許多典型的星系一樣，環(huán)繞銀河系中心的天體，在軌道上的速度并不由與中心的距離和銀河質(zhì)量的分布來決定。在離開了核心凸起或是在外圍，恒星的典型速度是每秒鐘210～240公里之間。因此這星恒星繞行銀河的周期只與軌道的長(zhǎng)度有關(guān)，這與太陽系不同，在太陽系，距離不同就有不同的軌道速度對(duì)應(yīng)著。

銀河的棒狀結(jié)構(gòu)長(zhǎng)約27,000光年，以44±10度的角度橫亙?cè)谔柵c銀河中心之間，他主要由紅色的恒星組成，相信都是年老的恒星。

銀河的盤面被一個(gè)球狀的銀暈包圍著，估計(jì)直徑在250,000至400,000光年。由于盤面上的氣體和塵埃會(huì)吸收部份波長(zhǎng)的電磁波，所以銀暈的組成結(jié)構(gòu)還不清楚。盤面(特別是旋臂)是恒星誕生的活耀區(qū)域，但是銀暈中沒有這些活動(dòng)，疏散星團(tuán)也主要出現(xiàn)在盤面上。

銀河中大部分的質(zhì)量是暗物質(zhì)，形成的暗銀暈估計(jì)有6,000億至3兆個(gè)太陽質(zhì)量，以銀河為中心被聚集著。

新的發(fā)現(xiàn)使我們對(duì)銀河結(jié)構(gòu)與維度的認(rèn)識(shí)有所增加，比早先經(jīng)由仙女座星系(M31)的盤面所獲得的更多。最近新發(fā)現(xiàn)的證據(jù)，證實(shí)外環(huán)是由天鵝臂延伸出去的，明確的支持銀河盤面向外延伸的可能性。人馬座矮橢球星系的發(fā)現(xiàn)，與在環(huán)繞著銀極的軌道上的星系碎片，說明了他因?yàn)榕c銀河的交互作用而被扯碎。同樣的，大犬座矮星系也因?yàn)榕c銀河的交互作用，使得殘骸在盤面上環(huán)繞著銀河。

1.銀盤（Galactic disk）：在旋渦星系中，由恒星、塵埃和氣體組成的扁平盤。

銀河系的物質(zhì)密集部分組成一個(gè)圓盤，稱為銀盤。銀盤中心隆起的球狀部分稱核球。核球中心有一個(gè)很小的致密區(qū)，稱銀核。銀盤外面范圍更大、近于球狀分布的系統(tǒng)，稱為銀暈，其中的物質(zhì)密度比銀盤的低得多。銀暈外面還有物質(zhì)密度更低的部分，稱銀冕，也大致呈球形。銀盤直徑約25千秒差距，厚1～2秒差距，自中心向邊緣逐漸變薄，太陽位于銀盤內(nèi)，離銀心約8.5千秒差距，在銀道面以北約8秒差距處。銀盤內(nèi)有旋臂，這是氣體、塵埃和年輕恒星集中的地方。銀盤主要由星族Ⅰ天體組成，如G～K型主序星、巨星、新星、行星狀星云、天琴RR變星、長(zhǎng)周期變星、半規(guī)則變星等。核球是銀河系中心恒星密集的區(qū)域，近似于球形，直徑約4千秒差距，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。核球主要由星族Ⅱ天體組成，也有少量星族Ⅰ天體。核球的中心部分是銀核。它發(fā)出很強(qiáng)的射電、紅外、X射線和γ射線。其性質(zhì)尚不清楚，可能包含一個(gè)黑洞。銀暈主要由暈星族天體，如亞矮星、貧金屬星、球狀星團(tuán)等組成，沒有年輕的O、B型星，有少量氣體。銀暈中物質(zhì)密度遠(yuǎn)低于銀盤。銀暈長(zhǎng)軸直徑約30千秒差距，年齡約1010年，質(zhì)量還不十分清楚。在銀暈的恒星分布區(qū)以外的銀冕是一個(gè)大致呈球形的射電輻射區(qū)，其性質(zhì)了解得甚少。

銀盤是銀河系的主要組成部分，在銀河系中可探測(cè)到的物質(zhì)中，有九成都在銀盤范圍以內(nèi)。銀盤外形如薄透鏡，以軸對(duì)稱形式分布于銀心周圍，其中心厚度約1萬光年，不過這是微微凸起的核球的厚度，銀盤本身的厚度只有2000光年，直徑近10萬光年，可見總體上說銀盤非常薄。

除了1000秒差距范圍內(nèi)的銀核繞銀心作剛體轉(zhuǎn)動(dòng)外，銀盤的其它部分都繞銀心作較差轉(zhuǎn)動(dòng)，即離銀心越遠(yuǎn)轉(zhuǎn)得越慢。銀盤中的物質(zhì)主要以恒星形式存在，占銀河系總質(zhì)量不到10％的星際物質(zhì)，絕大部分也散布在銀盤內(nèi)。星際物質(zhì)中，除含有電離氫、分子氫及多種星際分子外，還有10％的星際塵埃，這些直徑在1微米左右的固態(tài)微粒是造成星際消光的主要原因，它們大都集中在銀道面附近。