夏夜星空與銀河系的發現

最新 06-25

編者的話：

炎熱的夏季，你可能會離開喧鬧的都市，去海邊、去高原、去名山大川避暑旅遊。夜晚，當你抬頭仰望天空，久違的星空會呈現在你的眼前。認識那些向你眨眼的繁星嗎？請讀讀這篇文章，它將會使你的旅行充滿樂趣！

1. 夏季星空觀測

夏夜認星歌

夏夜銀河貫南北，天鵝河中展翅游。

織女河西撥琴弦，牛郎偕子岸邊候。

南天人馬對天蠍，南斗心宿有看頭。

巨蛇蛇夫並武仙，回首西北見北斗。

每年夏季（6～8月）之夜是認星的好時節。夏夜比較容易觀測的星座主要有這麼幾個：織女星-天琴座、牛郎星-天鷹座、天津四-天鵝座；南面的天蠍座、人馬座；北面的北斗七星、天龍座；西面的室女座、牧夫座；天頂的蛇夫座、武仙座等。

讀者要做好充分準備利用晴天時機觀察星空。夏夜觀星需要怎樣的器材？有哪些注意事項呢？對初學者而言，一份星圖、一個指南針及電筒是最基本的工具。若要在黑暗的環境查看星圖或尋找對象，可以在電筒前加一至兩層紅色玻璃紙，以減少對人眼的影響。

因為紅色光線對人眼的刺激比較少，使我們用電筒看完星圖或尋找對象後可方便繼續觀星。考慮到為了避開城市的光害和空氣污染，可去郊外觀星，但那裡蚊蟲較多，最好帶防蚊水。另外，最好攜帶一張地席或塑料布，這樣你便可以舒服地躺在地上觀賞燦爛的星空。

要注意觀星地點的選擇，一般要預先踏勘選好，一般選在視野非常開闊，四周環境相對黑暗（燈光越少越好）的地方，如果是選擇沒有月亮的夜晚（農曆初一、二）更好，因為月光太亮會干擾星星的光芒。第二，準備一個口徑稍大點兒的雙筒望遠鏡是適合初學者的，因為操作簡單，目前許多天文愛好者都使用雙筒望遠鏡觀星。第三，星圖是必不可少的，星圖的四角有不同方向的東南西北標誌，如果觀測東方，觀測者就要面向東方，同時將星圖上的東字轉正，如果是活動星圖，要根據日期和時間對星圖進行旋轉，才能使星圖和星空相符。此外，觀星過程中動手繪製觀測圖或對局部星空進行拍照，可作為個人的一種觀測成果吧。

2. 夜巡天河認星星

繪有星座輪廓的夏夜星空

夏夜的銀河由西北向西南蜿蜒橫貫而去，氣勢磅礴，其中最引人注目的是河中或岸邊的幾個較明亮的星座。銀河中有一個很明顯的星座是十字架形狀的天鵝座，在希臘神話中被描畫成一個展翅飛翔的美麗天鵝，天鵝座中最亮的那顆星是天鵝a，其中文名為天津四，意為銀河上的一個渡口。天鵝座中有一個名為天鵝c-1的天體，不斷地發出強烈的X 射線，天文學家很早就研究它，最終認為它很可能是一個黑洞。

從天鵝座向南看，銀河兩邊各有一個很有名氣的星座，西北邊的是天琴座，東南邊的是天鷹座。天琴座雖然不大，很多國家卻都流傳著一些與它有關的動人傳說。在古希臘，人們把它想像為一把七弦琴。而在我國，則流傳著牛郎和織女的愛情故事。天琴座最亮的星星（天琴a）就是「織女星」，它的旁邊由四顆暗星組成的小菱形就是織女織布用的梭子。織女星是一個標準的0 等星，也是全天第五亮星。她距離我們26.3光年，是最早被天文學家準確測定距離的恆星之一。

天鷹座是天神化身而成的飛鷹，它的最亮星（天鷹a）在中國古代被稱為「牛郎星」，它的左右各有一顆小星，傳說就是牛郎和織女的一雙子女。牛郎、織女隔著銀河相望。

夏季星空最主要的標誌稱為「夏季大三角」，是由銀河兩岸的織女星、牛郎星和銀河之中的天津四連起來的一個直角三角形，它是夏季認星最好的指南。夏夜的南天特別美麗，不僅僅是因為銀河在這裡特別亮，還因為夏夜星座之王天蠍座就在這裡。

馬座與天蠍座星空

觀察南天正中方向，那裡是夏夜星空中的巨大而引人注目的天蠍座，這個星座由十幾顆亮星組成一個頭朝西、尾朝東的蠍子。天蠍座最亮的一等星是心宿二（a），也叫大火，有火紅的顏色。天蠍座a、s、t 三星和天鷹座a、b、g 三星在銀河中遙遙相對。

天蠍座的十幾顆亮星組成了一個巨大的蠍子形狀，這個蠍子的身體部位是由三顆排成一排、稍有弧線的星星構成，中間最明亮的紅色星星叫心宿二，《詩經》中「七月流火」的「火」就是指它。需要指出的是，天蠍座和獵戶座分別是夏天和冬天的星座顯著代表，正好在天穹的兩端，兩者一升一落，永不可能同時出現在天空。我國古代稱天蠍座中部三顆星為商宿，而稱獵戶腰帶上的三顆星星為參宿，因此唐代大詩人杜甫有「人生不相見，動如參與商」的詩句。

據希臘神話，獵戶奧利翁被毒蠍蟄後而亡。

宙斯為防止他們繼續鬧事而分別至於天穹的兩邊。

天蠍座和獵戶座在天穹的兩端，

兩者一升一落，永不可能同時出現在天空

當你觀察天蠍座東面或由牛郎星沿銀河南下搜尋，可找到位於銀河系中心區域的人馬座。人馬座在希臘神話中是一種半人半馬的怪獸，也叫做馬人，它們多才多藝，猶以善於投槍射箭著稱。人馬座東半部分中的6顆星可組成一個斜向倒扣著的勺子形狀，在中國古代被稱為「南斗六星」，與西北天空大熊座的「北斗七星」遙遙相對。天蠍座與人馬座一帶的星空比較密集，正是白茫茫的銀河。

夏季星空圖。

夏夜的銀河橫貫南北，

其中最引人注目的是織女星、牛郎星、

天津四、心宿二和人馬座的南斗六星等亮星

人馬座部分的銀河最為寬闊和明亮，因為這是銀河系中心的方向。人馬座裡面的星團和星雲特別多，其中有一小團雲霧樣的東西，在望遠鏡里看上去，它是由三塊紅色的光斑組成的，十分好看，被稱為「三葉星雲」。在牧夫座大角星和天琴座織女星的連線上有兩個星座，一個是較小的靠近牧夫座的北冕座，另一個靠近織女星的是武仙座。連接天津四和織女星並延長到一倍遠的地方也可以找到武仙座。武仙座是半人半仙的希臘大英雄赫剌克勒斯手執大棒的形象。武仙座中有一個著名的球狀星團M13，是北天星空中最亮的球狀星團，其直徑大約150光年，擁有大約30萬顆的恆星，與地球的距離約為2.5萬光年。在晴朗無月的夜晚，我們用肉眼就可以看到它。武仙座和天蠍座之間是略呈巨大五邊形的蛇夫座，蛇夫的雙手緊握一條大蟒蛇，就是蜿蜒的巨蛇座。

夏季星座尋找方法示意圖。

著名的人馬座中有南斗六星，

天蠍座好似以S 形排列，

通過夏季大三角可不難找到人馬座腳下的

北冕座以及附近的蛇夫座、武仙座等星座

由織女星和牛郎星的連線繼續向東南方向延伸，還可找到由暗星組成的摩羯座。提請讀者還要注意觀察星空的西方，這時的獅子座、烏鴉座等依次向下沉入地平線。伴隨著地球的公轉，我們回望東方天空，很快將迎來秋季星空的主角——仙女座、飛馬座、英仙座等星座。

3. 銀河——我們的星系

一條淡銀色的模糊光帶在夏日綴滿燦爛星斗的夜幕上浮現，由西北向西南伸展，在天鵝座處一分為二，然後穿過人馬座後合二為一，最後消失在地平線上，這就是銀河。銀河是我們所在的龐大星系——銀河系在天空中的投影形象，銀河系由大約2000 億顆恆星和大量的氣體及塵埃物質組成，直徑約10萬光年。我們的太陽系位於距離銀心約2.8萬光年的地方。

由於時代知識的局限，古人當然不清楚這條銀色光帶是什麼，以為它是天上的河或路。在中國，銀河牽涉到牛郎織女，這是一段凄美的愛情故事：為了結束兩人的婚姻，王母娘娘拔下頭上的銀簪子一揮，一道波濤洶湧的天河就出現了，牛郎和織女被隔在兩岸，只能相對哭泣流淚。後來他們的忠貞愛情感動了喜鵲，千萬隻喜鵲飛來搭成鵲橋，讓牛郎織女走上鵲橋相會，王母娘娘對此也無奈，只好允許兩人在每年七月七日於鵲橋相會。根據希臘神話，神使赫爾墨斯奉宙斯之命，把剛剛出生不久的赫拉克勒斯（宙斯的私生子）帶到宙斯夫人赫拉身邊，想借她沉睡的機會吮吸奶水，以求獲得神力、長生。結果赫拉從睡夢中被驚醒，奶水噴涌而出，乳汁化作了天空中的燦燦銀河。

銀河的起源》

是義大利畫家丁托列托最著名的作品，

他是根據希臘神話創作的：

天神宙斯的夫人赫拉的乳汁化作了銀河

在1609年之前，即義大利天文學家伽利略用望遠鏡觀測天體之前，人類一直不知道看上去淡淡的銀河光帶原來是由許多星星構成的。可以說，伽利略的發現是研究銀河系的第一步。不過，這些星星太遙遠了，即使在望遠鏡里也只是些暗淡的小亮點，引不起人們的興趣。後來，有少數學者逐漸猜測到（例如德國哲學家康德），這些暗淡的恆星是與太陽一樣的天體，只是太遙遠了。他們猜測這條銀色的光帶可能是恆星的聚集地，並第一次提出「星系」的名稱。

16 世紀麥哲倫環球航行時就發現了南天有兩個雲霧狀天體，這就是後來稱為大、小麥哲倫雲的天體。後來的觀測又發現了不少雲霧狀的天體，統稱為「星雲」，其中有一些呈旋渦狀。有一些學者認為，這些旋渦星雲存在於銀河系之外廣袤的空間里，就像大海中的島嶼，德國哲學家康德稱之為「島宇宙」（即現在所說的星系）。

1781 年，英國天文學家威廉? 赫歇爾因發現天王星被封為宮廷天文學家，並享受終身俸祿，赫歇爾研製了當時世界上最大的望遠鏡，為了檢驗康德的猜測，他不辭辛苦地一夜又一夜地用望遠鏡巡視星空，一顆一顆地計數恆星。經過幾年的觀測，赫歇爾一共記錄了117600 顆星。他注意到，在夜空中的銀河裡聚集了遠比垂直於此方向多得多的恆星。因此，他認為這就是銀河系的盤（銀盤）。他還注意到「星雲」（天空中的模糊光斑）在各個方向上的分布也是不均勻的——隨著視線逐漸遠離銀盤平面（銀道面），它們的數量會上升。他當時並不知道這是由於銀盤中含有更多的塵埃、恆星和氣體阻擋我們的視線所造成的。

赫歇爾第一次繪出銀河系的外貌圖：一個扁平的有一點兒像裂開的鐵餅一樣的結構，太陽位於其中央不遠的地方。從此，這個由包括太陽在內的恆星組成的龐大體系——銀河系，逐漸為天文學家所認識。

隨著望遠鏡的製作水平、口徑的不斷增大以及照相術的應用，人類觀測到的恆星越來越暗弱，越來越多，銀河系的視野也隨之增大。20 世紀初，荷蘭天文學家卡普坦發動了一項歷時8年之久的國際合作計劃，對天空不同方向上的恆星進行大規模的計數和測量。最後，他發現我們的銀河系呈扁平的盤狀，直徑大約為4萬光年，太陽位於離銀心不遠的地方。

不久，美國天文學家哈洛? 沙普利發現了一個奇怪的現象，球狀星團都分布在天空的一側。據此沙普利大膽地判斷，太陽處在銀河系的邊緣，球狀星團分布的對稱點才是銀河系的中心。從此以後，人類對星空的認識進入了一個新的境界，認識到我們太陽和太陽系只是更龐大得多的恆星集團——銀河系中一個普通的成員。雖然沙普利描繪了一幅正確的銀河系圖像，他後來卻誤將銀河系當成了宇宙。1923 年，美國天文學家哈勃利用造父變星測定了著名的仙女大星雲（編號為M31）的距離，證實了這些星雲遠在銀河系之外，由此銀河系從宇宙的中心降格為一個普通的星系。

4. 銀河系的結構

天文學家們使用了許多測量技術來確定我們銀河系的結構，包括光學望遠鏡、射電望遠鏡、紅外望遠鏡、紫外望遠鏡等。觀測標明銀河系是一個棒旋星系，其形狀為中央鼓起，四周扁平。在引力和旋轉的作用下，恆星和星際氣體塵埃物質都集聚在銀道面附近，越靠近銀道面，物質的密度越高，形成像餐具盤子狀的結構，稱為銀盤。太陽位於銀盤上，相距銀河系中心（簡稱銀心）約28000 光年。正是因為太陽遠離銀心，夏季地球公轉到太陽與銀心之間，夜色降臨時，銀盤上密聚的恆星投影在天球上形成了一條銀色的光帶，這就是銀河。不過，冬季的夜晚地球轉到了太陽背離銀心的外側，夜間看到的是背向銀心的星區，那裡的恆星很少，所以冬季夜晚的星空是稀稀拉拉的。由於銀盤上集聚了大量的星際物質，特別是在銀心方向，它們遮擋和吸收背後恆星發出的光，因此看上去是黑的，表面上像銀河分了叉。銀心在人馬座方向，離開銀心星際物質變少，銀河重新又合而為一。銀盤的直徑大約有10萬光年，而厚度只有幾千光年。

銀河系的結構（側視與俯視）示意圖

有旋臂的星系稱為旋渦星系，銀河系就是一個典型的旋渦星系，它有多條旋臂。20 世紀50年代末，天文學家已經知道銀河系有若干條旋臂，它們都尾隨於銀河系的自轉。由於銀盤上的物質分布很不均勻，它們聚集成旋渦狀，稱為旋臂。太陽附近就有3條旋臂，從內往外依次是人馬臂、獵戶臂和英仙臂，太陽位於獵戶臂的內側。從別的旋渦星系可以想像我們的銀河系，美麗的旋臂猶如翩翩輕舞的彩帶。旋臂上集聚有大量的恆星、星際氣體和星際塵埃，在那裡可以觀測到許多正在誕生的恆星。