未知的太阳系--太阳系的6大未解之谜
　　46亿年前，银河系中某个不起眼的地方正在孕育着什么。星系中弥漫的氢和氦以及固体尘埃开始凝聚并且形成分子。由于无法承载自身的质量，这一新形成的分子云便开始了坍缩。在不断加热和混合的过程中，一颗恒星诞生了。它就是我们的太阳。
　　目前我们还不确切知道到底是什么触发了这一过程。也许这一切都源自于近邻恒星爆炸死亡时所产生的激波。而类似的恒星死亡也不是非常罕见的事件。自从130亿年前银河系形成以来，类似的事情已经发生了无数次。而通过望远镜我们可以看到这些事件仍然在继续发生着。但是作为恒星来讲，太阳实在是没有什么特殊的。
　　然而，据我们所知太阳却是唯一的。从诞生太阳的薄盘中形成了八颗行星，一开始这些行星之间没有什么显著的“差异”。最终在太阳旁的第三颗行星上出现了生命，而这些生命也开始探索他们所在的太阳系。但时至今日依然有六个太阳系的未解之谜有待解答。
一、太阳系是如何形成的？
　　如果你看一眼太阳系的行星，你也许会认为这些行星不是太阳“亲生”的，而是被太阳“领养”的。可这些行星却是如假包换的“血亲”，都是从坍缩形成太阳的分子云中形成的。你也许会认为不同天体在太阳系中的分布是无章可循的。但其实目前的太阳系结构已经达到了平衡的状态，添一分则嫌“胖”，减一分则嫌“瘦”。那么这一精巧的结构是如何形成的呢？
　　在太阳形成的时候，它消耗了原始太阳星云中99.8%的物质。按照目前被广为接受的理论，剩下的物质在引力的作用下形成了一个围绕新生恒星的气体尘埃盘。当这个盘中的尘埃颗粒绕太阳运动的时候，它们彼此之间会发生碰撞，并且渐渐地聚合长大。在盘的最内部，由于太阳的核反应已经被点燃，因此高温使得只有金属和高熔点的含硅矿物才能幸存下来。这样一来也限制了尘埃可聚合的大小，所以这一区域中的小天体最终凝聚形成了内太阳系的4颗体型较小的岩质行星——水星、金星、地球和火星。
[图片说明]：假想中的另一个与斯必泽空间望远镜所发现的极为相似的遥远太阳系。其中恒星的年龄大约为3,000万年（差不多是地球形成的时间），在恒星的周围有一个充满了岩石和尘埃碎片的小行星带。在这个带中有一颗行星正在围绕恒星转动。版权：T Pyle (SSC)/JPL-Caltech/NASA。
　　在这一区域之外则没有类似的限制，在“雪线”以外的区域甲烷和水都是以固体的形式出现的。这个区域中的行星可以长得更大，并且可以在太阳的热量把气体驱散之前吸积气体分子（主要是氢）。这就是木星和土星这样的气态巨行星以及温度更低的巨行星天王星和海王星的最终形成过程。这也是天文学家预计这些行星在流体的表层之下有一个岩石核心的原因。
　　到目前为止一切都是直接。法国蔚蓝海岸天文台的亚历山德罗·莫比德利（Alessandro Morbidelli）说，但当你要深入到其中的细节的时候问题就来了，吸积模型就是一个很好的范例。没有人确切知道米级的岩石是如何聚合成10千米级的小天体的。因为小型的固体天体会受到其周围气体压力的作用而最终在聚合之前便落入了太阳。最近提出的一种可能性是气体中局部湍流提供的低压使得小岩石最终并合到了一起。
　　气态巨行星也有类似的问题。它们的岩石核心必定是在有气体的情况下聚合而成的，然后才能吸积气体。而在其他行星系统中也已经发现了非常靠近恒星的类木行星。这些行星的大小和木星相仿，但是轨道半径却和地球的差不多，甚至更小。如果在太阳系形成的早期也有一颗木星质量的行星运动到了太阳系的内部，尽管还没有确定的结论，但诸如地球这样的内行星都会被散射出太阳系。
[图片说明]：双星系统HD113766的想象图。天文学家怀疑在这个双星中的一颗恒星的周围正在形成一颗岩质的类地行星。这张图中的两个黄色的星球就是这个双星中的两颗恒星，年龄大约为1-1.6千万年。在右下角的恒星周围正有一颗岩质行星在形成中。这一系统距离地球大约424光年。版权：C Lisse (Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory)/JPL-Caltech/ NASA。
　　按照美国科罗拉多大学的菲尔·阿米蒂奇（Phil Armitage）的说法，没有证据显示太阳系上演过类似的情况。如果说过大的月亮是某种暗示的话，那么它也只是说明了内太阳系在岩质行星形成的最初1亿年中一直处于“动荡不安”的状态，但是很快一切就都安定了下来。根据莫比德利及其同事所提出的理论，在太阳形成之后的几亿年，在木星和土星引力的“强强联合”作用下天王星和海王星被推到了距离太阳更远的地方并且占据了现在的位置，由此引发了外太阳系的重组和膨胀。一些小天体会就此撞向木星，而另一些则会被木星的强大引力抛射出太阳系。在整个太阳系的外围、宇宙的深处，这些未被吸积的残骸聚集到了一起形成了设想中的奥尔特云。
　　太阳系的最近一次引力散射效应的集中体现就是它们对火星和木星之间小行星带的扰动，由此引发了40亿年前（太阳形成之后5-6亿年）出现的晚期大规模轰击。在这期间，大量的小天体撞击了地球和月亮，但从那以后构成太阳系的天体便又重新恢复了平静，进入了一种精巧的平衡状态——无疑这对于地球上生命的起源和演化来说是“无价”的。
二、为什么太阳和月亮在天空中看上去一样大？
　　日全食是最壮丽的自然景观之一。如果你一辈子都呆在一个地方，那么你至少可以目睹一次日全食。如果你运气好的，也许可以看到两次。在日全食发生的时候，月亮可以完全遮挡住太阳的光芒。只有透过月面上的山谷才能有一线光线透过来，形成绚丽的“贝利珠”。
[图片说明]：日玻利维亚日全食时所拍摄的贝利珠。版权：Reverend Ronald Royer/SPL。
　　这一切都要归功于太阳和月亮的“大小”是如此的契合。太阳的直径大约是月亮的400倍，而太阳到我们的距离也正好是月亮的400倍。这两者“此消彼长”就使得太阳和月亮在天空中看上去具有一样的大小，这在太阳系中的8颗行星和已知的166颗卫星中绝对是绝无仅有的。而地球也是目前已知唯一拥有生命的行星？难道这也纯属巧合？
　　绝大部分天文学家的观点是肯定的。但也许这些数字背后还隐藏着不为人知的一些“天机”。我们的月球是“与众不同”的。类似木星、土星、天王星和海王星这样的巨行星的卫星是通过两种方式形成的。它们要么形成于由行星引力维系的物质盘中——类似微缩版的太阳系，要么就是由行星的引力俘获而来的。火星的两颗卫星火卫一和火卫二就被认为是通过第二种方式形成的，而火星也因此成为了内太阳系唯一具有两颗天然卫星的行星。
　　但是由于月亮相对于地球的大小来说太大了，因此无法通过这两种方式中的任意一种形成。行星科学家们相信月球的形成只有一种解释：在太阳系的最初1亿年里，小天体在太阳系里横行，其中一个火星大小的天体撞上了地球。这一碰撞完全地改变了地球，由此撞击出的大量物质最终形成了个头偏大的月球。
　　更重要的是，这么大的月亮对于地球上的生命来说是一种恩惠。由于来自其他天体的引力作用，地球在绕其自转轴转动的同时也会自然地摆动。而月球无形的引力则抑制住了这种摆动，防止了地球自转的不稳定性以及由此造成的灾难性气候变化。而这对于地球上的生命来说则是至关重要的。
[图片说明]：2003年发生在英国巨石阵的日偏食。版权：Les Wilson/Rex Features。
　　地球处于太阳旁的“宜居带”中，在这个带中行星可以保持充沛的液态水。这无疑是承载生命的最重要因素。但是一个大到足以引发日全食的月亮的存在可能也是关键的因素。如果真是这样的话，那么这将为在其他行星上搜寻生命产生重要的影响。
　　由于是在撞击中形成的，因此月亮正在以每年3.8厘米的速度渐渐地远离地球。于是恐龙看到的日食和我们的截然不同。2亿年前月亮要比现在看上去大得多，可以“轻而易举”地遮挡住整个太阳。而对于几亿年之后的地球居民来说，由于月球已经变得太“小”，因此不会再有日全食发生。
　　我们看起来很幸运正好位于两者之间：形成于撞击的月球正在远离，与此同时它又惠及着地球上的生命。如果你足够幸运在有生之年经历过一次日全食，请想象一下这一可能：也许正是这样一个月亮才使你有幸站在那里目睹日全食的发生。
三、是否存在X行星？
　　如果说太阳系就像一张网，那么我们并不了解这张网上的所有结点。传闻在太阳系黑暗的深处潜藏着X行星，它是一颗如火星甚至地球这么大的冰冷行星。
　　自从1930年发现冥王星以来，X行星将会是太阳系最重要的“扩编”。2006年国际天文学联合会为行星设立了三条标准：围绕太阳转动、在自引力下呈近似球形并且质量足够大能清空其轨道附近的区域，并由此将冥王星降级为矮行星。冥王星的“失利”源于第三条。因为它只是众多柯伊伯带天体中的一个，这些冰质天体都分布在海王星以外30个天文单位到50个天文单位之间的区域里。这里1个天文单位等于地球到太阳的平均距离。
[图片说明]：柯伊伯带天体的想象画。这些冰质的小天体散布于从海王星轨道30个天文单位到50个天文单位之间的区域。版权：T Pyle (SSC)/JPL-Caltech/NASA。
　　任何位于柯伊伯带的天体想成为行星的话就必须清空它。而有意思的是，对柯伊伯带的研究预示可能确实有X行星的存在。一些柯伊伯带天体的轨道可以延伸到距离太阳非常远的地方，而另一些的轨道则是长椭圆形的并且和大行星的轨道互相垂直。“这些特殊的轨道可能就是一颗大质量遥远天体摄动的结果，”美国夏威夷大学行星科学家罗伯特·杰迪克（Robert Jedicke）说。
　　但关于这一点远没有在科学家之间达成共识。尽管很难解释观测到的柯伊伯带天体的所有性质，但是巨行星轨道的向外迁移确实可以解释一些柯伊伯带天体的奇特轨道。
　　在过去的20多年里已经在大片的天区中搜寻了那些缓慢运动的天体，并且已发现了超过1,000颗的柯伊伯带天体。但是这些大天区的巡天只能发现大而明亮的天体，而用于寻找小而暗弱天体的长时间曝光巡天只能覆盖较小的天区。如果有一颗火星大小的天体位于距离太阳100个天文单位的地方的话，那么它可以轻而易举地躲过地面上的侦察。
[图片说明]：独自位于太阳系边缘的矮行星阋神星（）的想象画。它到太阳的距离是冥王星的三倍多。版权：R Hurt (SSC/Caltech)/JPL-Caltech/NASA。
　　但是这一状况马上就要被改变了。2008年12月，全景巡天望远镜和快速反应系统（Pan-STARRS）的首架原型机在夏威夷投入使用。不久装备有全世界最大的140亿像素数码相机的四架望远镜就将开始搜寻天空中任何闪烁或者运动的目标。它的主要目的是寻找对地球具有潜在威胁的小行星，但是那些外太阳系的居民也难逃它的“法眼”。
　　杰迪克和他的团队目前正忙于开发可使用Pan-STARRS自动搜索这些天体的软件。他说，发现一颗遥远的行星绝对是一件令人兴奋的事情。对存在这样一颗行星的唯一解释是，它是一颗形成于在太阳系早期的大型天体，在随后和巨行星的引力相互作用中被抛射到了太阳系的外围。它的发现会佐证我们对太阳系形成的认识，也可能会成为人类迈向太阳系更深处的阶梯。
四、彗星来自何方？
　　很少有“宇宙来客”能像彗星那样使得人类对它既敬畏又恐慌。特别是肉眼可见的哈雷彗星，在犹太教法典上写道“每70年出现一次的星星会让船长们犯错”。1066年黑斯廷斯战役之前哈雷彗星犹如厄运的征兆出现在了天际，1456年教皇卡利克斯特三世将其逐出了教会。
　　而现代科学对待彗星则采取了更多实证的观点。彗星是尘埃和冰的聚合体，在大椭圆轨道上绕太阳运动。当它们靠近太阳的时候，由于太阳风的吹拂而形成了壮观的彗尾。现在我们甚至还知道它们发源自海王星轨道以外的柯伊伯带。
[图片说明]：拍摄于美国加州约书亚树国家公园的海尔-波普彗星照片，它是20世纪最亮的彗星之一。由于太阳风的吹拂，它形成了一条由电离气体组成的明亮离子尾。而由于太阳光压的作用，它还形成了一条由尘埃组成的尘埃尾。版权：Walter Pacholka, Astropics/SPL。
　　但是这里也存在着问题。诸如1997年造访地球的海尔-波普彗星，它们难得会出现在我们的天空中。因为它们的轨道非常长，因此不可能来自柯伊伯带。许多天文学家对此的结论是，我们已知的太阳系被一个巨大的、由冰质天体组成的晕所包围，这些天体是几十亿年前在巨行星的引力作用下被从太阳附近“驱逐”到这里的。
　　这一片天空中的“荒漠”被称为“奥尔特云”，用以纪念1950年第一个提出它的荷兰天文学家简·奥尔特（Jan Oort）。这个包围着太阳系的球形物质晕还从来没有被观测到过，但是如果长周期彗星确实发源于此的话，那么奥尔特云一定是非常巨大的，它所延伸的范围可以达到柯伊伯带外边界的大约1,000倍。在这样遥远的距离上，它不再会受到太阳系行星的影响，相反银河系和近邻恒星对它的作用成为了主导。奥尔特云可能就存在于我们的太阳系向星际空间过渡的某个地方。
[图片说明]：1991年出现的科胡特克彗星一开始被认为是起源于奥尔特云的。但是之后的研究显示它来自柯伊伯带。版权：Denis Cameron/Rex。
　　不幸的是，如果要在奥尔特云中搜寻X行星的话，那将是一个梦魇。对于望远镜来说，它太暗弱、太遥远也太小了。同样不幸的是，由此我们也错过了通过统计和估算这些天体的大小来重建太阳诞生地并且一窥形成巨行星原始物质的机会。
　　到目前为止，有关这些原初物质的信息都来自彗星和最大的柯伊伯带天体，因为它们被认为具有类似的组成。“这就像是‘瞎子摸象’，”美国西南研究所的行星科学家哈尔·利维森（Hal Levison）说。
　　尽管如此，但说不定在几十年之后人们就能描绘出这头“大象”的全貌了。奥尔特云中的天体会使得遥远恒星变暗或者发生衍射。虽然这些掩食所持续的时间只有几分之一秒，但是天文学家将采用已经用于柯伊伯带天体上的技术来测量这些天体的大小和距离。但地球大气湍流造成的闪烁会使得地面上的望远镜无法探测到它们，不过未来空间望远镜巡天应该可以发现大量的奥尔特云天体。
　　除此之外还存在着其他的问题。根据目前已知的长周期彗星的数目和轨道估计，奥尔特云中含有千亿个直径大于1千米的天体，它们的总质量可以达到地球的几倍。利维森说，这么多的物质超出了目前的太阳系形成理论可解释的范围，这说明还需要对我们现有的模型进行细致的检查。
五、太阳系是唯一的吗？
　　自从1992年发现了第一颗绕其他恒星转动的行星以来，已经发现了大约280颗太阳系外行星。而这其中的绝大部分和我们的太阳系大相径庭。这些太阳系外行星主要是通过它们的引力对恒星的扰动而被发现的。行星越小，它对恒星的影响也越小。因此目前的技术还无法探测到类地行星对恒星所产生的扰动。
　　绝大多数已知的太阳系外行星是大小和木星或者海王星相仿的气态巨行星，它们到各自恒星的距离也只有几个天文单位。据估计大约6%-7%的类太阳恒星会具有类似的行星。而恒星具有和木星类似距离的气态巨行星的概率目前还不得而知。原因是它们绕恒星转动一圈大约要花上10年甚至更长的时间，因此对它们引力扰动的测量也要花上至少这么长的时间。
[图片说明]：一颗行星正在清空恒星附近尘埃盘的想象画。斯必泽空间望远镜在有的恒星周围已经观测到了类似的现象。天文学家相信一个绕恒星转动的大质量天体，例如行星，会清空恒星周围盘中的物质。理论上这颗行星的质量至少要达到木星质量。版权：R Hurt (SSC)/JPL-Caltech/NASA。
　　按照太阳系形成的标准图像，气态巨行星不会形成于非常靠近恒星的地方，因为恒星的热量会阻碍较大的岩质核心的形成。另外，太阳系中行星的轨道都是近圆的，而这些太阳系外气态巨行星的轨道却都是长椭圆的。也许这就是答案：绝大多数的行星系统具有比我们的太阳系更变化多端的历史。本来距离较远的巨行星为了获得“生存空间”竞相将对方“挤”入了特殊的轨道。
　　在知道观测极限之前，我们很难的到确定的结论。“也许在我们眼中太阳系的历史已经是够‘血腥’的了，因为这是我们能看到的唯一样本，”美国科罗拉多大学的菲尔·阿米蒂奇说。两个高灵敏度的空间行星探测计划将会帮助我们降低这里的不确定性，其中一个是2006年12月发射的由法国主导的“科罗”外星行星探测器，另一个是计划于2009年3月发射的美国宇航局的“开普勒”探测器。
[图片说明]：由法国国家空间局主导、欧洲空间局参与的“科罗”外星行星探测器。“科罗”发射于2006年底，在一条圆形极轨道上环绕地球转动。这使得它可以连续观测天空中两片相对的区域超过150天。版权：D Ducros/CNES。
　　它们预计可以发现10个左右的“超级地球”——质量为地球几倍的行星。如果有关太阳系形成的理论是正确的话，这些岩质行星应该和我们的地球非常相似。取决于大气中温室效应和云的冷却作用，两颗行星Gliese 581c和d到它们恒星的距离可以使得在其表面有液态水存在。
　　还有其他的线索也表明岩质行星要比我们所想象的更普遍。2008年美国宇航局斯必泽空间望远镜的观测显示，年轻恒星周围尘埃的碰撞直接和行星形成有关，而且岩质行星的形成率可以达到20%-60%。
　　但斯必泽空间望远镜对老年恒星周围尘埃的观测则显示，形成可承载生命的岩质行星的前景并不那么乐观。10个太阳系外行星系统有9个含有比太阳系更多的尘埃，在某些情况下甚至可以达到太阳系的20倍甚至更多。而行星形成过程是一个在恒星诞生之后1亿年内就应该完成的短暂过程，因此这些尘埃可能是随后盘中的彗星彼此剧烈碰撞的残骸。
　　幸运的是，我们的内太阳系有一个忠实的守卫者。距离更远的巨行星——尤其是木星——通常会在彗星有机会进入内太阳系之前就把它们给散射出去了。
　　“最终，‘太阳系是否唯一’这个问题还有待我们在观测到了类地太阳系外行星和其外围更远的巨行星之后才能回答，”美国亚利桑那大学的乔纳森·卢宁（Jonathan Lunine）说，“但目前我们还无法简单而正确地回答对这个问题。”
六、太阳系最后将如何终结？
　　我们生活在一个无趣的时代。因为早在最初的1亿年里行星便已经形成，现在行星都在有序地饶阳转动，而太阳也在稳定地燃烧，生命也在太阳旁的第三颗行星上繁衍生息。一切都很平静。
　　但这份平静并不是永远的，在平静的背后还隐藏着“危机”。
　　我们的太阳终有一天是会死亡的，当然这是在大约60亿年之后。但是在那之前事情就会变得越来越棘手。目前稳定的太阳系到时候就会陷入混乱。即便是最小的不规则性也会随着时间累积，最终改变行星的轨道。从现在到太阳死亡，计算发现出现灾变的可能性大约是2%。火星有可能太靠近木星，进而被抛射出太阳系。如果我们“背”到极点的话，狂奔的水星会和地球相撞。
　　与此同时，太阳也会慢慢地变亮。在20亿年里，太阳就有可能会杀死地球表面的所有生命。而另一方面，如果火星仍然处于现在的位置的话，火星就会出现宜人的气候。即使现在的火星是死气沉沉的，但到时候就会生机盎然。
　　然而这一切也不会永远存在。当太阳的核心氢耗尽时，太阳的整体结构就会发生重大的变化。它的体积会渐渐地膨胀到目前的100万倍，成为一颗红巨星。而按照最新的数值模拟，当太阳成为红巨星的时候就会吞噬水星、金星，可能还有地球。
[图片说明]：红巨星抛射物质的想象画。在类太阳恒星生命的晚期，它们会成为红巨星。它们的半径会膨胀到地球轨道附近，其表面的物质也会被抛射出去。版权：JAXA。
　　此时占据整个天空的太阳会把火星变成炼狱，而土星和木星冰冷的卫星则会开始焕发出生机。由于已经具备了丰富的有机分子，因此土星的卫星土卫六特别有希望。在红巨星的加热下，曾经冰封的土卫六会浸浴在全球性的氨水海洋中，而这一海洋中的机会分子也许会形成生命。
　　任何漂浮在这些卫星表面的生物也会看到和我们截然不同的天空。到那个时候，银河系也许已经和近邻的仙女星系发生了碰撞，正在形成“银河仙女星系”。由此触发的大规模恒星形成过程又孕育了大量新一代的行星系统，并且照亮了天空。
[图片说明]：照片显示的是行星状星云NGC2440，其中包含了一颗刚形成的高温白矮星（图片中央）。在50亿年之后，太阳也会最终演化成白矮星。版权：H Bond (STScI)/R Ciardullo (PSU)/WFPC2/HST/NASA。
　　如果在太阳系晚期还会出现的生命的话，这些生命持续的时间都不会很长。在度过了短暂的红巨星阶段以后，太阳内部的核反应会最终停止，它会抛射出它的外部包层并且收缩成一颗白矮星。经历了短暂温暖期的土卫六又会再一次被冰封。木星和土星等外太阳系天体会继续围绕已变成白矮星的太阳转动几百亿年，直到由于来自内部或者外部的某种因素打破这一“平衡”。木星或者土星可能会散射掉那些质量较小的同伴，例如天王星或者海王星。而偶然从太阳系旁经过的恒星也有可能会剥离掉其中的行星，甚至连质量最大的木星也未必能幸免。
　　不过太阳系的未来还是不确定的，有着各种各样的变数。还有一种微小的可能性是太阳系整个会被“甩”出银河仙女星系。在空旷的星系际空间里，行星可以免受“掠食者”的袭击。它们会继续绕着太阳转动，但是它们的能量会被引力波渐渐地带走。于是行星就会一个接一个地“掉”向中心已经变成黑矮星的太阳，并且以一阵划破黑暗的闪光结束它们的一生。
[New Scientist 日]
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夜空中明亮的光带
银河（夜空中明亮的光带）
　　银河在中国古代又称天河、银汉、星河、星汉、，是横跨星空的一条乳白色亮带，由一千亿颗以上的恒星组成。是横跨的一条淡淡发光的带，银河在与天赤道相交，在北半。银河在天球上勾画出一条宽窄不一的带，称为，它的最宽处达30°，最窄处只有4°～5°，平均约20°，这只是中的一部分。银河在中国文化中占很重要的地位，有著名的传说“相会”，也有同名的文学作品和电视，还有《银河》品牌的计算机和叫“银河”的。
　　夏夜星空中从东北向南横跨天空的银河，宛如奔腾的急流，一泻千里。迢迢的银河引起多少美丽的遐想和动人的故事。 天鹅-人马座方向的银河其实，一年四季都可以看到银河，只不过夏秋之交看到了银河最明亮壮观的部分。银河经过的主要星座有：、、、、、、、、府、、、、圆规座、苍蝇座、南十字座、船帆座、船尾座、、、、、御夫座、英仙座、和蝎虎座。银河在天空明暗不一，宽窄不等。最窄只 4°～5°，最宽约 30°。银河为什么是白茫茫的呢？伽利略发明天文望远镜以后，带着这个不解之谜，把望远镜指向银河，原来银河是由密集的恒星组成的。为什么只有这一“带形” 天区的恒星最密集呢？原来是由 1000 多亿颗恒星组成一个透镜形的庞大的恒星体系，我们太阳系就在这个体系之中。我们从太阳系向周围看到盘状的边缘部分呈带形天区。这个天区的恒星投影最密集，这就是我们所看到的银河。这个庞大的恒星体系也由银河得名，叫。肉眼的极限视星等为5.5以上或指数5级以上才能看到银河，如果肉眼看不到银河，使用最先进的观测仪器也很难看到银河。来说夏季最明显看到银河（在、延伸至夏季大三角，甚至），冬季的那边银河很黯淡（在与大犬座）。
　　银河是完整地环绕伸展的一条宽而发 亮的不规则光带,看起来像一条河,银河只在晴天夜晚可见,它是由无数暗星()的光引起的。 　　银河不是银河系，而是银河系的一部分。投影在天上时，地球上所能看到的亮带。可参考“银河系”词条以区别二者。
　　1. 晴天夜晚，天空呈现的银白色的光带。银河由大量恒星构成。古亦称云汉，又名天河、天汉、星河、银汉。 　　隋 江总 《内殿赋新诗》：“织女今夕渡银河，当见新秋停玉梭。” 唐 李白 《》诗：“三千尺，疑是银河落九天。” 明 孙仁孺 《东 银河风光欣赏郭记·钻穴隙》：“到而今可是难依傍，只落得一水银河隔两厢。” 杨沫 《青春之歌》第一部第二三章：“夏夜，天上缀满了闪闪发光的，像细碎的流沙铺成的银河斜躺在青色的天宇上。” 　　2. 道教称眼睛为银河。 　　宋 赵崇绚 《鸡肋·银河》：“道家以目为银河。”一本作“ 银海 ”。 　　3. 古代一种容量很大的银质饮器。
　　银河（Milky Way），我国民间又称“天河”、“天汉”。它看起来像一条白茫茫的亮带，从东北向西南方向划开整个天空。在银河里有许多点，就像撒了白色的粉末一样，辉映成一片。实际上一颗白色粉末就是一颗巨大的恒星，银河就是由许许多多恒星构成的。是其中的一颗恒星。像太阳这样的恒星在银河中有2000多亿颗很多恒星有卫星。在太空俯视银河，看到的银河像个旋涡。　 　　晴朗的夜空，当你抬头仰望的时候，不仅能看到无数闪闪发光的星星，还能看到一条淡淡的纱巾似 靠近银心的半人马座的光带跨越整个天空，好像天空中的一条大河，夏季成南北方向，冬季接近于东西方向，那就是 银河。过去由于科学还不发达，不知道它究竟是什么，就又给了它一个名称叫做 天河，所以我国民间还流传着 每年在等许多唯美的神话故事。 　　实际上，银河是银河系的一部分，银河系是所属的星系。因其主体部分投影在上的亮带被我国称为银河而得名。是我们置身其内而侧视时所看到的它布满的圆面。由于恒星发出的光离我们很远，数量又多，又与气体混合在一起，因此看起来就像一条烟雾笼罩着的光带，十分美丽。 　　银河各部分的亮度是不一样的。靠近银心的方向比其他部分更亮一些。
　　自古以来，气势磅薄的银河就是人们十分注意观察和研究的对象。古人不知道银河是什么，把银河 伽利略想像为天上的河流。我国著名的神话故事鹊桥相会，这鹊桥就是铺设在这天河之上。夜空中分处银河两边的和织女星特别引人注目。牛郎星是天鹰座中最亮的星，在银河的东岸。织女星在银河的西岸，是中最亮的星。西方人把银河想像成是天上的神后喂养婴儿时流淌出来的乳汁形成的，叫它为牛奶路。英文中的银河（Milky Way）就是这么来的。 　　美丽的神话故事不能代替令人满意的科学解释。银河究竟是什么呢？发明以后，这个问题得到了正确的答案。17世纪初期，伟大的意大利科学家把他自己制造的望远镜对准了银河，惊喜地发现银河原来是由许许多多、密密麻麻的恒星聚集在一起而形成的。由于这些恒星距离我们太远，人的肉眼分辨不清，把它看成了一条明亮的光带。
　　地球是太阳系里八个行星之一，我们在地球上看到河山之壮伟，海洋之辽阔。对地球之大已有深刻的领 地球悟，不必言喻。但地球与太阳一比，简直是微不足道，太阳的体积比地球大一百万倍，质量是地球的三十万倍。我们把地球放在太阳的表面，只是一个小黑点而已，还没有太阳上的（sunspot）大。但把眼光再放大一点，太阳也是平平不足为奇，它不过是银河系里一颗极普通的星体，银河系里有二十亿（2,000,000,000）个和太阳类似的星，比太阳质量大几十倍，光度比太阳强一百万倍的星比比皆是。银河之广更是不可思议，譬如说我们要想到银河系的中心去，用光的速度来旅行，也要走三万多年（距离约三万），假设真有这样一个太空船，我们现在出发，到达之日，已是我们千代子孙矣！大家都晓得地球自转。月亮绕地球转动，地球及其他行星绕著太阳旋转，太阳和其他银河系的也是一样的绕银河系的中心旋转。地球自转需时一日，月亮绕地球一周需时一月，地球绕太阳一周需时一年，太阳绕银河 系中心一周需时一星系年（galactic year）一个星系年等于二亿五千万年，真是天上一秒已是人间八年。银河系岂不是大到极点了，但是在整个宇宙里，它不过只是一粒沙而已，类似银河的星系有三十亿（3,000,000,000）之多，这个空间的直线距离就有十亿光年之谱，真是大不可测，远不可限。附图一是后发星座（Coma Berenices）附近一角，碟状光体都是和银河系类似的星系，附图二是用对红外线敏感的胶片照出来的银河图。我们既然对太阳系，银河系与宇宙的关系有了一些粗浅的认识，现在再进一步谈谈银河本身的问题，从历史演进，研究银河系可以分成二个阶段，第一个阶段主要的工作，是测定银河的大小与形状，这个阶段起端于十八世纪末叶，至一九六二年后渐入尾声。第二个阶段主要的工作是在了解银河结构，这个阶段自一九五○年开始，异峰叠起目前正是方兴未艾之时，我们就按照这个历史顺序来介绍银河系。
　　世界各地有许多创造天地的神话围绕著银河系发展出来。很特别的是，在就有两个相似的希腊神话故 　　事在解释银河是怎么来的。有些神话将银河和星座结合在一起，认为成群牛只的乳液将深蓝色的天空染 宙斯白了。在东亚，人们相信在天空中群星间的雾状带是银色的河流，也就是我们所说的天河。Akashaganga是印度人给银河的名称，意思是天上的恒河。依据 ，银河是赫拉在发现宙斯以欺骗的手法诱使他去喂食年幼的赫尔克里斯因而溅洒在天空中的奶汁。另一种说法则是赫耳墨斯偷偷的将赫尔克里斯带去奥林匹斯山，趁著赫拉沉睡时偷吸他的奶汁，而有一些奶汁被射入，于是形成了银河。 　　在芬兰神话中，银河被称为鸟的小径，因为它们注意到候鸟在向南方迁徙时，是靠著银河来指引的，它们也认为银河才是鸟真正的居所。现在，科学家已经证实了这项是正确的，候鸟确实在依靠银河来引导，在冬天才能到温暖的南方陆地居住。即使在今天，芬兰语中的银河依然使用Linnunrata这个字。 　　在瑞典，银河系被认为是冬天之路，因为在斯堪的纳维亚地区，冬天的银河是一年中最容易被看见的。古代的亚美尼亚神话称银河系为麦秆贼之路，叙述有一位神祇在偷窃麦秆之后，企图用一辆木制的运货车逃离天堂，但在路途中掉落了一些麦秆。
　　来自乡村的读者，一定记得月黑天晴的晚上，天上所呈现的一条银白色襟带，从天的一边横跨长空，延伸 到天的另一边。住在城市的读者，因为城市灯光在空气中的散射，可能不能看出这条银白色的襟带。这条襟带在仔细观察下，不难看出是无数聚集而成的，就是基于这项观察，十八世纪的大哲学家康德（Immanuel Kant）就对宇宙的形状与构造提出有科学价值的猜臆，但是这些猜臆并不是正确的科学途迳，一直到十八世纪末叶（1784），天文学家赫雪（William Herschel）才用望远镜作了有系统的观测，他的方法极简单，就是细数天上的星体，就从这点观测的结果，他肯定银河系的形状有如扁平的磨石，太阳位于磨石的轴洞里。到了十九世纪末叶，天文学家凯卜庭（J.C. Kapteyn）再重新开始研究银河系，他仍旧采用赫雪数星的方法，因为对星体距离测定的进步，他的数星技术远步在赫雪之上，他用统计的方法，把银河系分成若干重点区域（Kapteyn selected areas），不计其详的观测分析，他 花了三十年的时间，最后在瞌目长逝前，发表了他的银河图，后来称作「凯卜庭宇宙」（The Kapteyn Universe）。这图形与赫雪的结果大同小异。银河系的繁星坐落在一个扁平的图形中，太阳位居此图形的中央，凯卜庭运用那时的观测技术，定出这个图形的直径有二万三千光年（凯卜庭的银河观在本世纪初期，是大家一致同意的，因为他数星的结果，发现星数随距离而递减。这是一个「太阳非在银河中央不可」的有力证据。但是非常令人惋惜，赫雪与凯卜庭都用了一个错误的假设，他们认为星际光吸（Interstellar absorption）可以完全忽略，这一点错误使他的结论全部改观。我们后面就要提到，在银河系中的星际尘（Interstellar dust）随氢原子气体运行，充塞在银河平面之中，这些星际尘能遮蔽星光，所以虽然我们看到银河系里繁星点点，其实这些都是比较和接近的星，而在银河平面中真正远的星（约15,000光年以上）既使用最大的望远镜也难看到。因为星际光吸我们只能看到左近的，而且星数也因光吸随距离而递减，所以错以为我们在银河中央。 　　一九二六的争辩。一九一七年谢甫利（Harold Shapley）就开始批评凯卜庭的银河观。他的论点是基于银河系里球状星团（Globular cluster）的分布与距离，根据这些球状星团的资料，他主张银河系的中心在人马（Sagittarius）的方向，距离太阳约莫十万光年。谢甫利在一九一八年发表他的结论，但并不受天文界的欢迎，最显明的是四年后凯卜庭总结他的银河观时，并不采用谢甫利的说法。谢甫利并不灰心地搜集更多资料，继续朝他的主张迈进，在推进的过程中，引起了很多次争辩，最有名的是谢甫利与寇提斯（H.D. Curtis）一九二六年的争辩（The great debate），这个争辩包括二大回合，对现在银河系的了解有决定性的影响。第一回合是针对银河中心与距离。寇提斯代表老派（凯卜庭银河观），谢甫利是新派，我们对老派的看法在上一节已有了交待，我们现在再讨论一下谢甫利的看法。原来银河系组成份子除了独自运行的繁星以外，还有一些星成群结队出现，其中一种叫球状星团，每一个星团拥有大小星体十万之众（附图四）。这些星体因受重力的束缚，虽横冲直闯，但是很少能跑出星团范畴之下。小小几个星成不了，纠成十万之众就形成一股势力，银河系中这些星团有一百多个，谢甫利发现他们的分布情形如下（一）对银河平面而言，它们大致对称，就是说平面上下数目相等，（二）这些星团集中在人马星座方向。第一点确定其与银河系的关系（属于银河系），第二点使人怀疑凯卜庭的银河观，如果银河系如凯卜庭所说，球状星团应该很均匀分布在我们四面八方的银河平面上，而不会集中在人马星座附近。所 以谢利甫乃主张银河系中央应该在方向。他更进一步，利用利维（H.S. Leavitt）对小麦哲伦星云（Small Magellanic Cloud）变星（Variable 璀璨小麦哲伦星云star）的观测，建立起变星周光关系（Penvd-Lumithosity relation）测定银河中央距我们约十万光年。当然我们现在往回看，谢甫利的论点是正确的，但是他的理由并不是很充分，当时反对的人很多，最有名的是寇提斯，所以一九二六年，美国天文学会把他们二人安排在华盛顿的科学院（Academy of Science）公开辩论。结果二人各执一词坚持不下没有结果，这问题一直到一九三○年俄特（Jan H. Ourt）与林德柏（Pertil Lindblad）证实太阳绕著人马星座方向旋转，才正式解决。一九二六年辩论的第二回合，也是双方杀得难分难解，大家都不让步。这次相反，寇提斯的看法对了。科学是集众智的产物，智者千虑，必有一失，愚者千虑必有一得，自倚天纵之才，完全走主观路线是不可效法的。第二回合的重点落在涡状星云（Spirals galaxies）上。自十九世纪中叶发现了很多的涡状星云（见附图五），大家就开始研究；到底这些星云是属于银河系，或是银河以外之物，谢甫利主张这些星云是属于银河系的，然而非常不幸，他引用的观测证据，后来发现都有问题。寇提斯主张涡状星云是银河以外之物。他最重要的理由有二（一）有很多涡状星云横侧面对著我们，而且都有一个暗黑不透光的阴影横卧在中央平面上（附图六），如果银河系就是这样的一个涡状星云，那麼我们见到横跨天际的天河，便正是一个银河星系的横侧面，假设涡状星云位于银河之外，朝银河方向的涡状星云便刚好在这阴影背面，就被遮蔽看不见了，朝别的方向，涡状星云则不会被遮著看不见。这点正与观测吻合，银河方向几乎没有涡状星云，而其他部分充满了涡状星云。（二）所有涡状星云视线速度（Line of sight velocity）比普通星体高出多多，他们的自行（Proper motion，即垂直于视线方向的速度）却很小﹔换而言之，如果他们距离很近的话（在银河以内）这麼高的速度在几十年走出来的弧度，一定相当可观，即使他们的自行一定也很大，事实正好相反，足证他们远在银河之外。谢甫利与寇提斯第二回合之争到赫伯（E.P. Hubble）用100英吋的望远镜看到涡状星云外围的星体时，才渐渐解决。
　　前面提到与银河中央的关系，到俄特与林德柏证明银河自转，才迎刃而解。俄特是荷兰人，林德柏是瑞典人，他们在一九二六年就开始著手研究银河自转。他们的方法是研究太阳系附近的星体运行。最重 要的发现是（对太阳的相对速度），大多数离银河平面较远，而他们的运行方向呈高度的不对称，完全集中在一边（附图七）。林德柏首先看清楚了这个现象。他认为银河星可以按其分布分成更多系统，在银河平面的星绕银河中心迅速转动。分布在银河上下有相当距离的星则转动较缓。太阳是属于前一系统，所以在太阳系看后一系统的星，多半都逆著我们走，所以才会有这种不对称，同时，我们知道只有接近银河系中心的星转得比太阳系快，这样我们也可观察出银河中心的位置，它是在人马星座方向，凭这理由他支持谢甫利的银河观。俄特更进一步仔细分析属于我们一个系统的星体，他发现我们不仅绕著人马星座转动，而且这个系统的转动是里面快，外面慢的较差转动（Differential rotation），太阳系距银河中央为一万秒差距 太阳系（Parsec，一秒差距等于3.24光年）太阳公转速度是每秒钟二百五十公里，即每小时九十万公里，这虽然很快，但绕银河中央一周仍须二亿五千万年。俄特与林德柏虽然奠定了银河自转与太阳系附近的较差自转，但是真正自银河中央到太阳系以外是如何自转，到底里面比外面快多少，依旧茫然无知，一直到二十二年以后，俄特与他的助手用无线电望远镜观测银河系中氢原子气体的运行，才弄清楚。银河系主要成份是星体，占全质量百分之九十五以上，星际之间并不是，而充塞了很稀薄氢原子气体（HⅠregion）约占全质量百分之四除了气体以外，尚有星际尘，宇宙线粒子（Cosmicray Particles）氢离子气体（HⅡ region）以及其他物质。我前面提到星际尘能散射星光，所以造成凯卜庭的错误与寇提斯所看到横卧在涡状星系的阴影。普通光学望远镜在银河方向只能看出五千角差而已（一万六千光年），对整个银河的了解，只有管窥之效。但是无线电波则不然，因为它的波长较长，可以在星际通行无阻，所以自一九三七年詹斯基（K.G.Jansky）发现了来自天外的无线电波，使整个天文学大大的迈前了一步。大家都晓得氢原子中有一个电子绕著一个质子转动，电子与质子本身都在旋转（Spin）。旋转方向更改便会放出无线电波，波长约21公厘（cm）。荷兰天文学家万德赫（H.C. van de Hulst）在一九四四年还是完全用理论预测这个无线电波。但到一九五一年的伊文与普塞（H.I. Ewenand E. M. Purcell）果然证实了万德赫的预测。俄特与万德赫在荷兰政府鼎力支持下兴建无线电望远镜，致力于银河系的研究，他们最初的结果在一九五二年开始陆续发表，把银河自转，银河的总质量，最要紧是银河系的结构问题逐渐弄清楚。银河自转与质量是有直接关系，角速度（angular velocity）愈近银河中心愈快，从太阳到银河中心一半距离时，自转增加一倍，接近银河中央而角速度增加数倍不止，根据这个自转率，银河质量高度聚集在内部，密度向外递减。
　　一个世纪以前，发现了（Andromada）的涡状星云（M31﹐附图九），已经有人怀疑银河系也 仙女星座的X射线照片有涡状结构，确定涡状星云是银河以外的星系后，大家就不只怀疑，而是想出法子来银河系的涡状结构。这个问题是相当困难的，我们乘飞机飞临台北市上空，台北市错综复杂的街道一目了然，但是我们站在中山堂上四面眺望，虽然衡阳街，中华路历历在目，但是要我们把市的大街小巷测画出来，就难了。坐飞机看市，就像我们用望远镜看仙女星座的涡状星系一般，旋涡分明在目，登中山堂望台北市，就好像我们在太阳系看银河，是否有涡状结构。但是天无绝人之路，我们终于发明了无线电望远镜。结构问题大致可以完全解决，现在天文学家又更进一步要了解，这些旋涡臂（Sprial arm）到底是什麼，为什麼会有。在这一节里我们只从观测结果看银河结构。下一节我们再谈旋涡臂的本质问题。前面讲过，可以观测到的星系有三十亿之多，其中百分之七十以上都有涡状结构，德籍天文学家巴德（Walter Baade）是第一个对涡状结构有贡献的人，他发现仙女星等的O,B型新生星（Early-type stars）集中在旋涡臂中。这个发现很重要，首先因为O,B新生星光度是通常星（如太阳）的十万倍或百万倍，这点马上说明了为什麼涡状臂要比星系其他部位明亮（参考附图五与附图七）。第二、因为O,B型光谱的新生星年龄不过数百万岁，比起星系其他一般星的（数百亿岁），就好像是昨天才诞生的与白发皤皤的老翁一般。这说明星系虽有数百亿的高龄，新星球却还在不断的产生中。第三、太阳附近的新生星都坐落在密度较高的氢气中。有些新生星温度太高，把氢原子气体变成了氢离子气体，大家都渐渐相信，星球是星际气体凝聚而成，因为新生星诞生不久，不会马上脱离气体集中区域，所以旋涡臂中一定也是氢原子气体集中地带。这些看法激起了界研究银河涡状结构的狂潮。光学天文学家（Optical actronomer）应用巴德的结果，著手测定太阳周围新生星的距离与位置。无线电天文学家运用第三点就开始观测氢原子气体的分布，理论天文学家从事研究新生星形成过程（Star Formation processes），为什麼新生星在旋涡臂中形成，为什麼会有旋涡臂。先谈谈光学天文学家的成果。我们前面数次提到在银河平面中的星际光吸（Interstellar absorption）。正式勘定星际光吸要归功于庄伯勒（R.J. Trumpler），一九三○年他发表了对星团（Starclusters）的研究结果，证实了这个现象，因为星际光吸各方向并不相同，所以使星体距离测定异常艰巨，很多人想法更正光吸作用，测定新生星距离但是都不成功，一直到一九五二年莫根（W.W.Morgan）及他的助手才正确的改正了光吸作用。他们的结果显明地标示出新生星聚集在三个区域中，最外面区域叫英仙涡臂（Persens Arm），中间叫猎户涡臂（Orion Arm），里面的叫人马涡臂（Sagittarius Arm）。太阳位于猎 旋臂户涡臂的内侧。这证实了银河系的涡状结构，唯一的遗憾是（Optical telescope）终非星际光吸之敌，超过了五千角差就不能看到了，所以只能得到局部结构，大结构就非依无线电不可了。同年（一九五二）俄特与万德赫，发表了他们无线电观测结果，因为银河系的较差自转，里面快外面慢，在附图十一中很容易看出来，在银河中心方向左右九十度之内，旋转最快的一点永远在切点小圆上（Tangent-point circle）。所以每一个方向与相对速度最大的即是切点速度，利用这个简单的几何原理，可以把通过太阳大圆内的银河自转率求出来，大图以外的自转无法正确求出，但普通采用的外推法（Extrapolation）有相当的准确性。这样，我们可以建立一个自转率与中央距离的关系，利用这关系我们可以大致定出银河中氢原子气体分布。俄特与万德赫定出银河系的北半边的结构，数年后奥洲的克尔（F.J. Kerr）观测了南半边，他们的结果见附图十二中。这个图很清楚的显示著涡状结构；太阳附近的结构大致与光学观测结果相同。远处涡状体系虽然紊乱，也有脉络可寻。当然这个涡状结构并不十分完整，有很多不规则部分，这是涡状星系普遍现象，银河系自不例外。在决定结构时有一个很重要的距离，就是太阳与银河中心的距离，这距离虽与无线电观测的银河全貌，关系甚小，但是要使光学与无线电观测配合起来，这距离非常重要，前面言及谢甫利观测变星的光周关系定出这距离十万光年，约三万角差，因为他没有改正光吸作用，而且他的光周关系归零（Calibration）有错误，所以比现在用的大了三倍，现在用的一万角差是经过巴德十年的努力（一九五二至一九六二），才得到的，用这个数字推算出，我们的银河星系半径约一万八千角差。无线电的观测，并且告诉我们银河平面并不完全水平，假设我们把银河想成一个碟子，这个碟子的边缘一边往上翘，另一边往下翘，但是翘得并不厉害，这个现象是由银河系附近的大小的重力影响所致，银河系的涡状结构内起于四千角差的中央距离，外达一万二千角差。四千角差以内组织异常复杂，中间的问题多半没有解决。
　　现在我们要更进一步，来了解这些旋涡臂、新生星诞生等问题，首先要提醒大家，星系旋转一周，大约须时二亿五千万年，所以天上的涡状星系在我们蜉蝣生命之中是丝毫不变的，旋涡臂如何旋转，无法直接观测，但是我们知道这些星系都有很强的较差自转。如果这些旋涡臂随著臂中的星星气体绕中央转动的话，里快外慢只消一两周，旋涡就旋紧数倍。但是我们看到的涡状星系多半有三十周的，而他们旋涡臂的距离多半很松，毫无旋紧现象，这个事实叫做旋紧矛盾（Winding dilemma），它成了研究银河结构理论家的核心问题。有些人认为是磁流（Hydromagnetics）造成，又有些人说银河气体会跑出银河面，再从外围跑回来，但是解释来，解释去，仍无法解决。瑞典天文学林德柏在二、三十年前就留意这个问题。他算了很多星球运行的问题，这些经验，使他隐隐约约的想到，旋涡臂也许不是物质臂（Material arm），即随臂中的物质 涡旋星系运行而周转，而是密度波之呈现。我们都熟悉水波，波起时，有起，有伏，起伏朝一定的方向，用一定速度前进，林德柏觉得也许旋涡臂是这个密度波的密度较高处（有如波纹之高出水而者），涡臂间则为密度波的密度较低处（有如波纹之低于水面者），而这个密度波沿星系自转方向以一定的角速度前进。星体与气体流进旋涡臂，再流出去，就像水面上的叶子上下漂浮一般。这样一来，整个银河系虽在转动，但旋涡臂却不会被旋紧了，好像流水上的波澜在流水上滚动前进一般，在短时间并不为流水拉远或拉近。这个想法固然佳妙，林德柏花了二、三十年仍不能有所成，主要的原因他对星体动力学中的合作现象（Cooperative phenomenon）认识不够，虽有良田美玉，不得所用。这问题到了旅美中国科学家林家翘，才次第解决。林家翘不仅从理论上著手，证实这种旋涡密度波（Sprial waves）之存在。并且从天文观测中找到证据，支持他的立论。他的研究使天文学进入崭新的一页，海内知名的荷兰籍天文学家包克（B.J.Bok）在三十年代中，望涡状星系而兴叹。「那一个能在我有生之年，告诉我旋涡臂到底是怎麼一回事」。他现在才六十出头，答案已清清楚楚的放在眼前了。密度波造成的涡状结构观念已经被人普遍的接受了。去年九月在瑞士巴索（Basel）举行专门以银河系结构为名的国际天文会议，几乎无人提出异议。当然这个问题并不如想像的单纯，其中牵涉极广，限于本文的篇幅，我们在这儿只大体谈谈。密度波可以运用到任何一个涡状星系上，因为我们对银河系的知识最周全，所以目前重点放在银河系上。根据密度波的，我们可以推算出－个具有二个旋涡臂的波式（Wave pattern），这个波式起于四千秒差距，密度波绕银河中心的角速度叫式速（Pattern speed），银河式速只有银河自转（以太阳为准）的一半，涡臂中总密度比平均密度大十分之一而已，这十分之一主要是由星际气体与低速星球所造成，因为低速星球多半是新生星，所以涡臂虽然质量并不太多光度却甚强。然后再看星球为什麼在涡臂中诞生，那是因为式速比自转为低，假如我们跟著式速转动，看见气体与星体流入旋涡臂中，当星际流入涡臂时，涡臂本身的场，会使气流形成一个冲激波（Shock wave）这个冲激波使氢气云（HI clouds）周围压力陡增数倍，很多氢气云本来无法凝聚的，现在都被压缩成星，所以新生星不断在涡臂中产生出来。星体因其质量不同，演化（Evolution）时程也不一样，O,B型的新生星，演化很快，光度特强，但一亿年就寿 银河系中心终正寝，不复见矣，一亿年的光景，这些星还跑不出涡臂的范围之外，所以涡臂永远被新生星点缀著，这点正说明了前一节的第二个问题，同时可以算出这个冲激波超过一万二千秒差距就失去了力量，所以银河系的涡臂只延伸到一万二千秒差距，这点正与观测相吻合。另外密度波的理论，发现二个主涡臂是不可避免的结果，这点也是与所有观测符合，除了这些重点之外，密度波对星际磁力场，宇宙线，星际尘都有极合理又与观测一致的安排，所以这个理论一出，造成天文界洛阳纸贵的现象，为国人争光，不让杨李专美。密度波的理论是建立在星体力学（Stellar Dynamics）上、星体力学与等离子物理（Plasma Phvsics）的基本原理是是不可分割的，等离子物理主要的目的在控制，使原子能能用在工业上与日常生活上，这工作如果做成了，别的不说一加仑海水里所包含的重氢（Deuterium）用来作燃料，可以开汽车走遍中国不要加油，用来烧饭，可以烧几年。其重要性是不必言喻的，现在各国都在花钱发展等离子物理，但是这门学问之难，难于上青天，这麼多年的努力，成果渺乎其小，尤其做实验，费钱无算，而困难重重，星体力学与等离子物理在理论上非常相似，星体间是以重力互相牵制，离子与电子是以电磁力互相牵制，普通星系都有自转，这点又与等离子有外加磁场相同，所以研究星体力学与解决等离子物理有相互关系，密度波理论之成功，很引起等离子物理学家注意，因为有些实验，不是有限的金钱力量可以做的。但是这些实验可能大自然已经替我们做好了，放在天上，只要等我们去观测。当然目前这两门学问离沟通之日尚远，但是从科学的发展史来看，这一天的来临是不会太远的。我们从这个角度看去，天文学家存著这种理想去研究大的现象，他们不仅不是只图空想，不务实际的人，而是时代的拓荒者。进行在线转换。
　　农历七月初七，这天是中国传统节日里最具浪漫色彩的&&，是传说中牛郎与织女一年一度在银河的日子，该日也逐步演变为中国的。因此，每到七夕有情人总会仰望星空祈祷爱情忠贞不渝。 　　据江苏省天文学会专家介绍，与织女是民间一种叫法，其实在天文学上牛郎的中文名为，而织女星称为织女一，它们分别是和天琴座的一颗亮星，由于这两颗恒星肉眼清晰可见，又容易辨别所以在明代郑和下西洋时，就曾以织女星为航海的导航标志之一。 鹊桥相会在晴夜，可找一处不受城市灯光影响的安全地方，最好是在天黑后两小时左右，此时没有多少月光的影响，事先约好亲朋好友或情侣，找好躺椅。在万籁俱寂的夜晚，仰头静望，当你看到横贯长空的银河时，会有一种舒适的精神享受。在头顶附近，银河中间与两边有3颗明亮的星星，其中最亮的一颗呈青白色，她在银河西北边，这就是织女星。织女星的下方有四颗较暗的星，组成小小的平行四边形，它们就是神话传说中织女编织的美丽云霞和彩虹的梭子。另一颗亮星在织女星的南偏东，即银河的东南边，他就是牛郎星(又名)。牛郎星是颗微黄色的亮星，在他两边的两颗小星叫扁担星，传说中是牛郎挑着一对儿女。 　　根据现代天文观测及测算结果，牛郎星距我们有16光年(1光年约等于 10万亿公里)，织女星距离我们26光年，两星之间相距16光年，即使牛郎给织女打个电话，织女也要等到16年后才能听到牛郎的声音。因此他们每年的&七七相会&，是根本不可能发生的。 　　传说中为何要将&七月初七&这一天算做的相会日呢？这是因为古人认为&七&是吉利数字，有圆满的意思。而且&七七&之夜，是接近银河的时候，月亮的光辉也恰好能照在银河上，更便于人们观星。今夜用天文望远镜观看，会看到银河里密密麻麻的。而半个月亮的余晖洒向银河便成了人们想像的&& 。 　　眼下，正是盛夏时节，晚间9时左右亮度零等的星首先出现天顶附近，随后在其偏南方向还有一颗一等星的，在远离城市灯光的郊外，市民抬头仰望夜空会惊喜地发现，在两颗星的中间隔着一条横贯南北的白茫茫的天河(即银河)，其中牛郎在河东，织女在河西，它们无言相望，颇有一番诗情画意。
　　从目前看，地球（太阳系）绕银河中心一周的时间是不断延长的，这说明银河系是在不断扩张的。与此同时，太阳系公转轨道是不断沿其椭圆的两圆心连线的延长线拉长的。这说明在银河系外有相邻星系对太阳系的吸引力不断增大。 是地球绕银河中心一周的环境变化，造成了地球上生物的多次大灭绝。这实质并不是灭绝，而是动物界的一种综合发展过程。在动物界的分析发展阶段，动物种类和数量是不断增多的。到动物界的分析与综合发展的质变临界点上，动物的种类和数量达到最多，然后进入发展阶段。在动物界的综合发展阶段，动物的种类是不断增加的，其个体数量是不断减少的，但其质量却是不断提高的。正因如此，虽然发生了多次动物大灭绝事件，动物界本身非但没有灭绝，反而越来越兴旺繁荣，并产生了最动物——人类。人类已不属于动物界，它很快就要彻底脱离动物界，而变为自由人类。地球绕银河中心一周的轨道，是一个近似椭圆形的开放的螺旋状的曲线。它既不是椭圆也不是圆周。这个曲线表明，地球绕银心飞行的轨道是不断扩大的，这是银河系正在不断扩张的一种表现。如图所示： A 　　G· E· H· 　　C· F· D· 　　B 　　图中箭头所示方向为太阳系绕银河中心旋转方向。A点为远银心点，B点为近银心点。C点与D点为靠近银心的两个特征点。F点为银河中心点，E点为虚有圆心。G、H点为靠近虚有圆心的另两个特征点。太阳系即地球绕转方向是反时针方向。在远、近银心的两个点上，地球的生物种类和数量最多，其中近银心点的种类和数量要大大多于远银心点。这表明近银心点附近是最适合生物生存发展的时期，而远银心点次之。在C、D两个特征点上，是生物种类最多而个体数量最少的时期，也是一切大灭绝的时期。其实，在虚有圆心两侧的特征点上，也会产生较大自然灾变的，只是没有银心点两侧的特征点大罢了。这样，我们就看到，地球生物在绕银河中心一周中是经历了两个连续的分析与综合发展过程。DAC这半周是一个分析与综合发展过程。其中，DA段是它的分析发展阶段，AC段是它的综合发展阶段。虚有圆心两边的两个特征点，把它们分别划分为两个大阶段。CBD这半周是另一个分析与综合发展过程。CB段是它的分析发展阶段，BD段是它的综合发展阶段。这两个阶段又分别可以划分为两个大阶段。人类就是在近银心点上诞生的。这样划分是完全正确的，因为事物分析发展是由一到多的过程。在两个远、近银心点上，都是动物种类与数量最多的时刻。这表明该点就是生物分析与综合发展全过程的质变临界点，即分析阶段与综合阶段的临界点。在此之前是动物的量变发展阶段，之后是它的质变发展阶段。在一个循环内，在它的综合发展阶段产生的动物要比分析发展阶段高级，这就构成了动物由低级向高级的循环发展过程。每经历一个循环，都会把动物推向更高阶段。 　　动物要产生和繁荣，必须有一个适合的地球环境。优胜劣汰，适者生存，是动物界发展的永恒规律。一切动物都是一定环境的产物，当环境发生了重大变化，它们不能适应环境，它们也就该灭亡了。这就造成了动物界的生生灭灭的不断循环发展。旧物种灭亡，新物种产生，是动物界走向永恒繁荣的必由之路。人们总是说，动物界曾发生了多次大灭绝事件，然而，事实是动物界本身并没灭绝，它反而更高级更繁荣。这说明所谓灭绝的说法并不科学，这实质是动物向高级发展的表现。所谓灭绝的动物种族，其实根本就没有灭绝，而是通过综合发展而演化成了更高级动物。现在人们都已承认并没灭绝，而是变为了鸟类。当人类综合认识完成后，一切民族就消亡，它们都演化为一切边缘民族了。原来的一切民族本身都不见了，这也可以说是一种灭绝，但这是不科学的说法。一切事物能实现综合发展，其根本原因就是外力的推动，外力是事物实现综合发展的根本。动物大灭绝是地球环境发生重大变化的必然产物。这就是说，由远、近两个银心点飞向两个特征点过程中，由于银心对它吸引力的变化，使地球环境逐步发生了重大变化，在到达两个特征点时，这种变化达到了最大值。这时，动物的综合发展过程也结束，而进入下一循环的分析发展阶段。在分析发展阶段，虽然地球环境也会发生一定程度变化， 　　但已没有综合发展阶段变化大，这只能造成个别物种的灭绝，决不会造成物种大量灭绝。动物界在地球飞过CD两个特征点时，都完成了综合发展过程而开始了新的循环的分析发展过程。特征点的特点是，地球离银心距离最近，所受引力最大，飞行速度最快。地球在特征点C的瞬时速度最大，而刚过特征点的瞬时速度又是最小的，然后，随着加速度的不断增加，它的速度不断加速加快，到达另一个特征点D时的瞬时速度又最大。CB段是动物的分析发展阶段，BD段是它的综合发展阶段。它能实现综合发展的根本原因，就是由于地球飞行速度不断加快的幅度更大，造成了地球所受银河中心引力不断增大而使环境发生了巨大变化。地球飞行速度大幅度加快，使时间大幅度变慢，这能延长动物种族和个体寿命，与分析阶段相比较，有利于提高动物。但地球环境的不断大幅度变化，就会造成一切动物的程度不同的不适应性，这就会使一些种族走向灭绝。在综合发展过程中，这种个别局部的灭绝是经常发生的，到综合发展过程结束时，在分析发展阶段所产生的一切生物就几乎全部消亡了。人们是无法挽救那些因自然环境变化而灭绝的动物种族的，生生灭灭正是动物本身不断向高级发展所必需，在综合发展阶段尤其如此。那么，在地球环境发生巨大变化过程中，究竟会发生什么样的灾变呢？在地球由远、近银心点飞向特征点过程中，银心对地球吸引力是不断增大的，而其飞行速度又是不断大幅度的增大的。地球所受越大，它的面向银心的一面就会向银心方向拉长，直至拉断地壳而产生巨大火山喷发，使地壳发生巨大变迁，这会产生新的高山，大海变陆地，陆地变大海。巨大的火山灰会冲入云霄，遮云蔽日，使地球温度大大降低，甚至会使地球磁极发生偏转，同时也会增加地球被撞击的机会。地球在不断大幅度加速的快速飞行中，它的吸引力就会不断增大，这就大大增大了小行星撞击地球的可能性。在两个远、近银心点附近吸引不到的较大小行星，这时就可能被吸引进地球中，这就是小行星撞击地球的主要由来。当然，地球在一切时刻都有吸引小行星的可能。但是，一是它吸引大一些的小行星的可能性小，二是它吸引的总概率要比综合发展阶段小得多。它吸引较小的小行星，一般并不会产生多大影响，至少不能使地球环境发生全局的巨大变化。由此可见，能使动物界实现综合发展的根本原因，主要就是地壳的巨大变迁，同时也有小行星撞击的因素有人说，造成动物大灭绝的灾变可能是地球在绕银心的飞行中，穿过了一片的产物。这是不可能的。如果地球穿过星云块，地球就会被烧掉，因为星云块中温度是不能使分子存在的。地球穿过尘埃区是不可能的，中根本就不可能有这样的尘埃区。在恒星碰撞中，不是产生地球一类行星就是会产生一些细小的分子团——尘埃。在一切恒星周围和宇宙空间，都存在这种尘埃及光线粒子。这些尘埃并不会密集到遮云蔽日程度，正如地球目前就在这种尘埃中一样。至于一些破碎的行星如中的小行星带，其范围也是很有限的，决不会对地球产生重大影响。当然，地球随时都有随同太阳一起被邻近的恒星吞吸或吸引的可能。当另一个恒星靠近时，这种相互吸引，肯定会使太阳产生程度不同的喷发，甚至甩出物质形成新行星。地球的地壳也会发生大变迁，造成动物的大灭绝和综合发展。 　　所谓动物界的综合发展，就是由于环境的全面巨大变化，使一切动物都面临了生存危机，迫使一切动物都努力改变自己。当这种努力失败后，为了求生存，就会发生不同物种之间的交配现象而产生新物种。这种综合发展所产生的新动物有些不能适应环境，一生下来就死掉了，而有一些则会生存下来。这就是动物大灭绝的实质所在，它们并没灭绝，而是在边缘动物种族中获得了新生。正因如此，动物界才会不断向高级程度发展而产生了人类。一般说来，动物界的生存在分析发展阶段的动物种族，在综合发展阶段结束时基本都消亡，只有极个别种族能延续到下一循环的分析发展阶段中，而且在下一循环中它也一定会灭绝的。这是由事物的分析与综合发展规律决定的，即下一阶段会有一定的上一阶段遗留物存在。在动物界的分析发展阶段，也会有不同物种之间交配而产生新物种的现象，但这只是一种个别局部的现象，只会有少量的新物种产生。只有在动物界的综合发展阶段，不同物种之间的才会成为普遍现象，几乎每个物种都会与其他物种交配而产生大量新物种。 动物大灭绝这个概念是完全错误的，今后不应该再使用了，其实这是动物界综合发展的表现。如果我们说动物大灭绝，那么，以后出现的新物种又是怎样产生的呢？难道它们是从原始单细胞直接演化而来的吗？如果是这样，动物就不该向高级发展了。况且，新物种的产生过程要比动物界总的演化过程短得多，在这么短时间内，原始单细胞决不会演化为较高级动物的。既然旧物种灭绝，又产生了新的高级物种，那么，新旧物种之间就一定会有内在本质联系。这种解释只能有一个，那就是新物种是由旧物种演化而来的。否则，我们就无法解释物种大灭绝了而动物本身却还存在，而且还不断向高级程度发展的这样一个事实。所以，只有从分析与综合发展的角度，我们才能认识动物界的演化过程和规律，从而使我们弄清生物和动物及人类的起源和发展规律，进而在中从基因层次上真实地重复这一历史过程，并从中造出我们现代人造环境所需的一切物种和改造一些物种与消灭一些物种，这是人类在地球自然中实现自由的内在要求。地球绕太阳一周过程中，造成了植物的分析与综合发展问题。从春天万物复苏开始，植物开始了它的分析发展过程。从总体上看，它表现为万物都开始生长。从具体看，就是植物种子开始发芽生长。植物种子开始发芽生长过程，就是由一到多的过程。它由一粒种子分化出了植物的根径叶和花，以及由花所产生的多个不成熟的果实。当植物果实成熟时刻，它的分析发展阶段就结束而进入综合发展阶段，从而使植物灭亡。它能实现综合发展的根本原因，一方面是它的一个生长期结束，再不能生长了。更主要的还是温度降低，使它不能。绕更大星系旋转一周的过程，也肯定会产生类似地球绕银心一周那样的分析与综合的发展过程。银河系的一定程度的综合发展，一定会造成银河系内秩序的一定，产生大量恒星碰撞事件。
　　银河图片我国古代把银河也叫天河、银汉等。大诗人在 《七夕》诗中有：“烟宵微月澹长空，银汉秋期万古同，几许欢情与离恨，年年并在此宵中”。我国现代著名的大诗人在他的诗中也曾写道：“你看那浅浅的天河，定然不甚宽广。我想那隔河的牛女，定能够骑着牛儿来往。我想他们此刻，定然在闲游。不信，请看那朵流星，是他们提着灯笼在走”。 　　银河，在我国古典诗文中还有不少有趣的别称，如： 　　《》“星汉灿烂，若出其里”中的“”。 　　《拟明月皎夜光》“招摇西北指，东南倾”中的“”。 　　《》“白露含明月，青霞断绛河”中的“”。 　　《》“永结无情游，相期邈”中的“”。 　　《阁晚》“五更鼓角声悲壮，三峡星河影动摇”中的“”。 　　《秋夜曲》“天河漏水长，南楼北斗两相当”中的“”。 　　《天上谣》“天河夜转漂回星，银浦流云学水声”中的“”。 　　《溪晚凉》“玉烟青湿白如幢，银湾晓转流天东”中的“”。 　　《》“云母屏风烛影深，长河渐落晓星沉”中的“”。 　　《》中的“天川”，也是指银河。