银河系也只不过是三十亿尘埃之一,宇宙之大

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中国文学中的银河

之前笔者和大家分享了一些关于月球、金星以及太阳的有趣知识,深感知识有限非一人之力所能参透,所以今日笔者打算跳出太阳系,直接在更宏观的宇宙星系上终结这一话题,所以今日分享给大家的就是关于银河系的诸多知识。

“飞流直下三千尺,疑是银河落九天”我想很多读者朋友关于银河的第一印象都来自于李白的这首《望庐山瀑布》,确实如此,在我国的古典书籍上关于银河并没有详细的科学记载和猜想,更多的还是体现在文学和艺术当中。

图:银河

其实比李白更早的汉朝时期,关于民风民俗的书里就有记载:织女七夕当渡河,使鹊为桥,之后银河便成了诗歌辞赋中的常客。古人多将银河、鹊桥和神话故事联系在一起,以表达情人之间的相思之情。但今日为探求银河真相,朋友们还得将文艺思想束之高阁,以科学公正的立场,开启这场探索之旅。

从地球到银河系

观沧海山河不知其大,临峡谷深渊不知其深。作为太阳系八大行星之一的地球,通常我们对它的认知还停留在一个比较基础的层面,但当我们对地球的宏大有了认知后,其实这才刚刚开始,表示我们有资格领略宇宙之无限。

用最直观的对比,我们把眼光从地球渐渐抛向宇宙星空,太阳系是第一目标。恒星太阳是地球的一百万倍之大,质量是地球的三十万倍,太阳上的一个黑子都要比地球大得多。两者之间的差距远如果真要找一个类比的话,笔者觉得蚂蚁和大象是我能想到比较贴切的,或许还远远不止。

再往宇宙深处看,我们想象中庞大无比的太阳也只不过是沧海一粟,它在银河系中所扮演的角色平平不足为奇,普通到什么程度呢?有二十亿个星体和太阳类似,而比太阳更大,更重,更明亮的星体在银河系中比比皆是。

图:太阳在银河系中的位置

再从时间维度来看看,我们知道地球自转需要24小时,地球绕太阳一周就是天,同样的太阳也在绕银河系转动,而这一周转下来却是2亿5千年之后。以前以为西游记中,“天上一日地下一年”的神仙生活已经足以让我们惊叹,现在却是不足为奇,以银河系为参照的话,就是“天上一秒,地下八年”,转眼千年好像也不是吹牛,如果这一眼的时间稍微长一些的话。

这样一番理解下来,银河系真是大到了极点,简直无边无际,但是纵观宇宙,银河系也只是沧海一粟,仅仅类似银河系的星系就有三十亿之多,星系之间的距离往往以亿光年为单位来计算,实在是宇宙之大,不知其极限也!

图:宇宙部分星系

银河系如此之大依旧自转

上述我们已经提到,小到地球,大到太阳都在自转,同样的银河系也在自转,但是要证明如此庞大的星系是否自转,如何自转以及自转带来的影响等未知问题,确实是一件艰难的事情。从年开始,就有科学家进行此领域的研究,从太阳系附近的星体开始着手,以小见大来研究分析银河系。

科学家从一些高速星(相比太阳而言)身上找到了突破口,他们发现高速星普遍距离银河平面中心较远,并且运行高度不对称。由此将银河系的星体大致分为两部分,在银河平面的星体围绕中心迅速转动(这种转动并非统一,而是里面快,外面慢的较差转动),而分布在上下非同一平面的星体则转动较慢,太阳就属于前者与银河中心位于同一平面上。由此我们就能根据太阳的围绕中心,而推测出银河中心的位置,就是在人马星座的方向。

图:人马星系

沿着较差转动的方面研究下去,发现银河自转与质量存在直接关系。我们将太阳作为一道分界线,星体的角速度在越接近银河中心时越快,从太阳到银河中心一半的距离时,自转速度就增加了一倍,根据这个自转率,就能推算出银河质量高度聚集在内部,同时密度由内向外递减。

银河系的有趣涡状结构

其实天文学的起源可以一直追究到人类起源,虽然发展得很早,但是限于科学技术的发展和思想的束缚,对宇宙的探测进展十分缓慢,作为普通大众的我们的认知也仅仅停留了基础的层面上。但早在17世纪人类就发现了银河系以外的星系——仙女星系,而到了19世纪又发现了仙女星系的涡状星云,由此有人推测银河系的涡状结构。

图:仙女星系

这是一个远比发现更艰难的求证过程,打个比方就像一开始是在飞机上空俯瞰城市,由于视线通畅无阻,我们往往能一目了然地看清整座城市的街道脉络。但是当视角切换成市井里的一个路人,车水马龙、人来人往的景象就成了限制,绘制城市街道脉络的难度提升了无数倍。

研究过程的繁杂在此不过多赘述,但是在年却出现了惊人的巧合。两批不同的科学家团队用不同的方式都证明了银河系的涡状结构。前者是通过光吸作用的推演,将银河系内新生星的聚集点大致划分为三个区域,正好形成了涡状,而太阳系就位于猎户螺旋臂的内测。

后者是利用切点速度求出银河的自转率,从而建立自转率与中央距离的关系,然后由此推测出银河系中氢原子气体分体的分布规律,最后得出涡状结果的结论。

看了上述的求证过程,想必读者朋友们也



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