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宇宙史话论文对银河系认识摘要：银河系是宇宙中数以百计星系中的一员，是由众多的恒星构成的庞大天体系统，自威廉-赫歇尔以来，人们对银河系构造和运动状态的认识已有200多年的历史。银河系的形成和演化是也天体物理学研究的重要课题。随着天文观测技术的发展，观测资料的不断积累和理论工作的不断深入，人们对银河系的结构和演化认识方面也取得了一系列的进展，也同时提出了一些新的，可以进一步探索的重要问题。关键词：银河系 天体系统 结构 演化正文：一、 银河系研究史在希腊哲学家德谟克利特的之前，古代哲学家对银河系的认识均存在一些误区。首先，银河系和银河在概念上便有一些区分，银河系是由众多恒星构成的庞大天体系统，而银河是在晴朗夜空中可以看到的一条形状不规则的银白色光带。 在望远镜被发明之后，便被大力的应用于天文观测，开创了天文观测的新时代，在一年冬天，伽利略利用自己发明的望远镜对银河进行了观测，发现银河并不是一片薄云，而是由无数密密麻麻的星星组成，只是肉眼无法分辨，从而表现为天空中一条暗淡的光带，这便进一步的证实了哲学家德谟克利特的见解。 首先通过实测探究银河系结构的是著名英国天文学家、天王星发现人威廉-赫歇尔( H ersche lW ). 从1770年代起, 赫歇尔开始用恒星计数方法研究银河系结构. 在几十年内所作的1083 次观测中,他总共计数了117, 600颗恒星, 就当时的条件来说工作量非常大, 赫歇尔为之付出了极大的心血. 1785年, 赫歇尔在观测的基础上加上若干理论假设, 建立了天文学史上的第一个银河系模型。不过, 在赫歇尔的模型中太阳位于银河系的中心。1918 年, 美国天文学家沙普利利用球状星团的空间分布, 正确地推断太阳并不位于银河系中心, 而是位于比较靠近银河系边缘的地方。这时, 距赫歇尔提出第一个银河系模型已经过去了130 余年。赫歇尔的工作证实了作为一个恒星系统的银河系的客观存在, 使人类的视野从太阳系范围大大地拓展了. 这是继哥白尼建立日心说之后, 天文学发展史上的又一个重要里程碑。根据近代天文观测和研究可知【1】, 银河系是一个旋涡星系, 年龄估计在100亿年以上, 总体结构大体可分为4部分：银盘、核球、银晕和暗晕。 银河系总质量(指不计暗晕部分, 下同)约为1. 4 *1011 太阳质量, 其中以恒星形式出现的约占90%, 由气体和尘埃组成的星际介质占10% 左右。有关暗晕，科学家的实测结果是离银河系中心越远的地方，恒星转动的速度大致保持不变，甚至还略有增加。科学家根据资料推断，银河系外围必定存在大量性质尚不是很清楚的不发光物质，它们构成了暗晕。二、 银河系的演变 随着天文学研究的深入，人们对银河系结构取得了较为全面的认识，开始探索银河系的形成和演变途径。银河系天体的运动状况取决于银河系的物质分布。恒星在银河系内的运动形式既不像太阳系中行星的开普勒运动, 也不是角速度处处相同的刚体自转, 而是所谓“较差自转”, 即不同银心距的恒星有不同的转动角速度. 这一概念首先是由瑞典天文学家林德伯拉德( L indb lad B )于1925年提出的, 两年后经荷兰天文学家奥尔特( Oort J H )的工作而得以完善. 在上述工作基础上, 奥尔特于1932年建立了第一个近代银河系模型。为了探索银河系演变的真实情况，首先必须建立合理的银河系理论模型，并对观测事实做出有效的解释。到目前提出的理论根据模型试图解释的主要观测事实，分为质量模型、恒星计数模型、运动学模型、动力学模型以及化学演化模型等几大类。如质量模型是要对银河系及其各个成分的密度分布做出说明, 使模型预期值与一些观测量(如太阳附近的总面密度等)相一致；恒星计数模型应该对银河系不同位置处恒星绝对星等的分布给出合理解释；运动学模型涉及恒星的空间运动,不仅要求能说明恒星数密度与绝对星等之间关系,而且要对不同位置上的恒星速度分布做出预言；而化学演化模型则要通过研究物质化学成分的历史演变踪迹, 来探索银河系形成和演化的线索。其中银河系的化学演变在这里有特别重要的意义，它不仅为其它演化提供了演化时标，并且在对银河系演化的其它方面知之甚少的情况下，就可以利用一些最普通最基本的假设以获得一些与观测结果相符的结论【2】。它还可以为恒星演化与核合成等理论提供约束。在这个意义上可以说，对银河系化学演变的认识和理解整个银河系演化的基础。虽然科学家们在银河系的化学演变方面已经取得了一些进展和新的突破。然而，还是由于在观测上仍然有相当的不确定性，现有的观测约束无法充分地鉴定不同的银河系化学演化模型。因此，银河系化学演化的最佳模型，还需作为未来的研究方向，面向的对象是整个银河系而不只是太阳附近的区域，模型还必须要考虑化学动力学的模型，充分考虑各种宏观和微观的动力学效应等等因素。三、 银河系的形状我们生活在银河系一个旋臂的外缘。因为天文学家不能超越这一有利地位并从太空俯视银河系，他们只能根据观测资料并凭工作经验从整体上猜测它的外貌。19 世纪的望远镜观测结果，使科学家们认定银河系的形状像一个车轮。但1995 年，这一长期以来认为是明白无误的事实经受了一次挑战一种新的叫做微型引力透镜的分析方法被应用到绘制银河系。由美、英及澳大利亚的一些科学家们组成的一个小组，用此方法发现银河系的核心不是卵蛋形而是棒状的。四、 银河系的新面貌在过去的时间里，天文学的研究告诉我们，我们身处在的银河系是一个拥有4条旋臂的旋涡星系。然而，最新的天文学家公布的心得观测结果显示，银河系只有两条主旋臂。最新的观测结果来自美国宇航局的斯必泽太空望远镜。美国威斯康星大学的Robert Benjamin及其同事开发了一种的新的恒星计数软件，考察斯必泽太空望远镜拍摄到的银河系红外照片。他们发现，在以前认为的4条旋臂中，盾牌-半人马臂和英仙臂都包含了大量的年轻和年老的恒星，而人马臂和矩尺臂中则没有发现密集的恒星。他们认为，这可能是表明人马臂和矩尺臂其实不是主旋臂，银河系只有两条主旋臂。由于我们自身位于银河系之中，无法从外部观察，所以，银河系的真实形态并不容易被获知。20世纪50年代，天文学家开始利用射电天文观测等手段来探索银河系的结构。1951年，美国耶基斯天文台首先提出银河系是一个有着3条旋臂的旋涡星系，3条旋臂分别为英仙臂、猎户臂和人马臂。在后来的观测中，天文学家们对银河系的旋臂提出了种种不同的观点，最终被接受的是4条主旋臂的说法。我们的太阳系位于人马臂和英仙臂之间的猎户支臂。Benjamin等的研究结果符合棒状旋星系的常见形态，但有一些天文学家对Benjamin小组的新研究成果保持谨慎的态度，认为银河系可能是只有两条旋臂，但要确凿证明这一点还有大量的工作要做。所以银河系真实结构还有待我们进行更好的探测和研究。五、 我眼中的银河系在学宇宙史话这门课程之前，宇宙、黑洞、银河系似乎对我们来说是既遥远又神秘，仅有的了解也是关于各种星云方面的。通过32个学时的学习之后，我对宇宙和银河系有了更深的了解和认识，有关于科学家探索银河系的过程，关于银河系演变的研究，还有银河系未来新面貌的探索等等各方面。关于银河系的未解之谜，还需要将来用个高科技的工具来进行实测和探索。的确，在现在这个研究宇宙结构的激动人心的时代，一方面，对恒星、星系和其他天体方面的研究取得了长足的进展。而且好像没几个星期都有新的发现。另一方面，像年龄、暗物质的窘境和宇宙的命运等等问题都使自信的科学家们感到了困惑。这也使我们对宇宙和银河系充满了疑惑和好奇，使我们更想抓一台望远镜来步入夜空，来亲自看看宇宙在发生些什么事情。参考文献 1 B allero SK, M atteucciF, O rigl ia L et al. Ast ron. A strophys. ,2007, 467: 1232 Pagel B E J.Nucleosynth