【山西焦煤集团与山煤集团签订战略合作框架协议】12月5日，山西焦煤集团与山煤集团签订了战略合作框架协议，将在煤矿和选煤厂的托管方面开展长期合作。山西焦煤集团公司党委书记、董事长王茂盛，山煤集团党委书记、董事长赵建泽出席签约仪式并讲话。山西焦煤集团公司党委副书记、副董事长、总经理黄巍致欢迎辞。山西焦煤集团公司总工程师侯水云与山煤集团副总经济师梁建光分别代表各自企业签约。山西焦煤集团公司副总经理王克军及山煤集团领导王为民、苏贵春、范宁出席签约仪式。https://t.cn/AieV4Wcr
22 | 30银河系的空间结构
这一章我们会把我们的尺度再次放大，放大到星系。说到星系，那我们一定要先来看看我们的银河系。
对我们现在来说，地球之外是太阳系，太阳系之外是银河系，这样的宇宙层级结构算是常识了。
不过这个常识来得并没那么容易。直到100年前，天文学家才确定太阳系之上还有一个更大的结构是银河系，60年前才确定银河系是旋涡状的，而且直到现在我们也不清楚银河系到底应该是什么样子的。我们现在看到的所有银河系的图片，都还只是天文学家的猜测。
一般情况，某个天体或是天文学系统，距离我们越近，我们就能研究得越清楚。但是银河系例外，因为我们就在银河系里面。不识庐山真面目，只缘身在此山中。
我们先来看看，我们在地球上看到的银河系是什么样子的。图3是一张站在地球上看银河的照片。银河就是银河系里主要恒星聚集的地方。银河之所以叫银河，就是在夜空中有那么一条带状区域非常亮，聚集了很多星星，就像是夜空中的河流一样。银河是我们国家的说法了，在西方国家，银河叫做Milky Way，就是一条道路上洒满了牛奶的意思。
不论是河流，还是道路，其实都是一样的，都是说看起来像一条带子。你能靠这个照片还原出银河系真实的样子吗？不行吧。别说你了，就是天文学家也不行。
第一个尝试对银河系结构作出描述的是赫歇尔，就是那个18世纪发现天王星的天文学家。他能发现天王星，是因为他的望远镜是当时最强大的。既然有了这么一个有力工具，他肯定不满足于发现天王星。所以，他就想着是不是可以做些更宏大的事情，那就是把银河系的样子描绘出来。
他的做法呢，就是用自己的望远镜把全天的恒星数一遍，不光数，还会去估计恒星的距离。这样，就可以把恒星和太阳的相对位置画出来了。如果测得够精确的话，银河系的样子就可以画出来了。
于是他就按照这个想法，做了1000多次观测，一共观测了11.8万颗恒星。但是最后画出来的银河系是什么样子呢？根本没有一点旋涡的样子，看起来就像是一个没有裁剪过的羊皮，见图1。
赫歇尔可是当时最有名的天文学家了，用的还是当时最先进的望远镜，仍然只能得到这样一个结果。而且在后来的100年内，没有人对银河系的了解可以超过赫歇尔。
所以你应该了解了，如果只从地球一个视角出发，还原出银河系的样子，那真的是非常困难的。如果想要真的解决这个问题，必须寻找一个外部视角才行。可是怎么才能找到外部视角呢？这就又要用到宇宙学原理了，不过这次却是反过来用了。
一般天文学利用宇宙学原理，都是把身边发现的规律推广到宇宙的更远处。而对于银河系，则是通过观察远处的其他星系，把从它们身上观察到的特征反过来用在银河系上。这样即便是我们没有离开过银河系，仍然可以用外部视角来研究银河系到底是什么样子的。
其实在赫歇尔之前，就已经有天文学家发现夜空中除了恒星之外，还有一些天体像一团一团的云雾。天文学家专门给这些天体起了名字，叫做星云。现在我们知道，它们有一部分是银河系内部的气体云，有一部分真的是遥远处的星系。
但是当时并不清楚星云的距离，所以也不知道这些星云到底是在银河系内部，还是在银河系外部。
不过已经有天文学家开始猜想了，这些星云其实就是更远处的星系。其中最有名的应该是哲学家康德，他凭借着直觉相信仙女座星云，这种有旋涡结构的星云应该就是一个河外星系，河外就是银河系之外的意思，甚至还在这个基础上猜想我们的银河系也是旋涡状的。
不过，康德的想法没有任何观测支持，只算是一个猜想。真正让人们接受这个观点，还要等将近200年。
到了1923年，天文学家哈勃用更大口径的望远镜去看仙女座星云，发现它不只是一团云雾，而且是有更精细的恒星结构。后来还在仙女座星云里面发现了造父变星，造父是我国古代神话里的一个人物。造父变星是一种标准烛光，通过它就可以测量出仙女座星云的距离，至少有100万光年。
通过这个距离一计算，就发现了仙女座星云的大小，应该和当时已知的银河系是差不多的，这不可能是在银河系内部的结构。所以从此开始，仙女座星云改名了，叫做仙女座星系。并且，这也让天文学家第一次开始认真思考，也许银河系真的和仙女座星系一样，有一个旋涡状的结构。
有了这个外部视角之后，再去看地球视角下的银河，有的现象就能得到很好的解释。比如说，虽然天空中的银河是一条亮带，但是通过望远镜观察的话，就能发现这条亮带上物质的密度是不一样的。在靠近人马座附近的银河的密度会比其他地方大很多。这在之前很难解释。
现在有了外部视角，就很容易理解了。我们看到了仙女座星系不只是呈现旋涡状，看起来还像是一个飞碟，中间厚四周薄，中心物质密度大，四周密度小。所以，银河应该也一样，密度最大的地方，很可能就是星系的中心。
按照这个思路，就可以找到银河系的中心，也就是银心具体在什么地方。
经过观测和计算发现，银河系的中心，也就是银心大概是在人马座的旁边。然后还有天文学家进行了计算，想看看太阳距离银河系的中心，也就是银心有多远。现在我们知道太阳距离银心大概有2.5万光年，银河系的半径大概是5万光年左右。我们其实是在银河系比较偏远的位置上。 见图3。
当时计算的数值没有那么精确，不过也可以非常确定太阳是在银河系的一个角落里，距离中心很远很远。其实这也算是哥白尼日心说的再一次升级，地球不是太阳系的中心，太阳系也不是银河系的中心。
银河系的大体轮廓知道了，银心也知道了，真实样貌的还原应该要容易很多了吧，并没有。因为银河系中有大量的星际气体和尘埃，它们是会遮挡住恒星的光芒的。遮挡住之后，对亮度观测和距离的计算就会不准，而且是物质密度越大的部分越是这样。
你可以随便看一张夜空中银河的照片，你就会发现，银河这条星带的中间应该是密度更大、恒星更多，但是偏偏越靠近中间越黑。这就是因为这部分星际气体或尘埃太多，挡住了恒星的光芒。所以，本来恒星越多，越是应该有更多观察数据的地方，偏偏观察数据并不多。
要解决这个问题，还要等一项技术突破，那就是射电望远镜的发明。 其实射电望远镜就是我们平时见到的雷达。
在1932年，一位美国的无线电工程师央斯基在调试自己的无线电雷达的时候，接收到了一个奇怪的信号。这个信号传递的方向上没有发现任何的信号源，而且总是指向人马座方向。后来确定了，这就是来自银河系中心的无线电信号。
这也就是说，无线电信号可以穿过银河系中心厚厚的星际气体被我们接收，这就提供了可见光观测之外的另一扇窗。
我们在第一章也讲过，央斯基的这个发现其实也代表着射电望远镜的发明，一个天文新时代的到来。对于银河系研究，这就提供了一个突破星际迷雾有力的工具。
于是很快，天文学家奥尔特，就是提出太阳系奥尔特云的那个奥尔特，用射电观测和计算分析得到银河系的结构。并在1951年，给出了当时最接近真实情况的银河系示意图。见图2，可以看到它已经有旋涡状结构了。
不过，射电技术虽然可以解决一部分问题，但是并不能解决所有问题。恒星之间的互相遮挡，还是会让很多现象无法观测。就比如说银心的背后，直到现在我们也没有任何办法去了解，它就像是月球的背面一样，除非真的派探测器过去，否则我们永远也看不到。也正是这一点，直到现在我们仍然不能确定银河系的精确模样。
这一章我们会把我们的尺度再次放大，放大到星系。说到星系，那我们一定要先来看看我们的银河系。
对我们现在来说，地球之外是太阳系，太阳系之外是银河系，这样的宇宙层级结构算是常识了。
不过这个常识来得并没那么容易。直到100年前，天文学家才确定太阳系之上还有一个更大的结构是银河系，60年前才确定银河系是旋涡状的，而且直到现在我们也不清楚银河系到底应该是什么样子的。我们现在看到的所有银河系的图片，都还只是天文学家的猜测。
一般情况，某个天体或是天文学系统，距离我们越近，我们就能研究得越清楚。但是银河系例外，因为我们就在银河系里面。不识庐山真面目，只缘身在此山中。
我们先来看看，我们在地球上看到的银河系是什么样子的。图3是一张站在地球上看银河的照片。银河就是银河系里主要恒星聚集的地方。银河之所以叫银河，就是在夜空中有那么一条带状区域非常亮，聚集了很多星星，就像是夜空中的河流一样。银河是我们国家的说法了，在西方国家，银河叫做Milky Way，就是一条道路上洒满了牛奶的意思。
不论是河流，还是道路，其实都是一样的，都是说看起来像一条带子。你能靠这个照片还原出银河系真实的样子吗？不行吧。别说你了，就是天文学家也不行。
第一个尝试对银河系结构作出描述的是赫歇尔，就是那个18世纪发现天王星的天文学家。他能发现天王星，是因为他的望远镜是当时最强大的。既然有了这么一个有力工具，他肯定不满足于发现天王星。所以，他就想着是不是可以做些更宏大的事情，那就是把银河系的样子描绘出来。
他的做法呢，就是用自己的望远镜把全天的恒星数一遍，不光数，还会去估计恒星的距离。这样，就可以把恒星和太阳的相对位置画出来了。如果测得够精确的话，银河系的样子就可以画出来了。
于是他就按照这个想法，做了1000多次观测，一共观测了11.8万颗恒星。但是最后画出来的银河系是什么样子呢？根本没有一点旋涡的样子，看起来就像是一个没有裁剪过的羊皮，见图1。
赫歇尔可是当时最有名的天文学家了，用的还是当时最先进的望远镜，仍然只能得到这样一个结果。而且在后来的100年内，没有人对银河系的了解可以超过赫歇尔。
所以你应该了解了，如果只从地球一个视角出发，还原出银河系的样子，那真的是非常困难的。如果想要真的解决这个问题，必须寻找一个外部视角才行。可是怎么才能找到外部视角呢？这就又要用到宇宙学原理了，不过这次却是反过来用了。
一般天文学利用宇宙学原理，都是把身边发现的规律推广到宇宙的更远处。而对于银河系，则是通过观察远处的其他星系，把从它们身上观察到的特征反过来用在银河系上。这样即便是我们没有离开过银河系，仍然可以用外部视角来研究银河系到底是什么样子的。
其实在赫歇尔之前，就已经有天文学家发现夜空中除了恒星之外，还有一些天体像一团一团的云雾。天文学家专门给这些天体起了名字，叫做星云。现在我们知道，它们有一部分是银河系内部的气体云，有一部分真的是遥远处的星系。
但是当时并不清楚星云的距离，所以也不知道这些星云到底是在银河系内部，还是在银河系外部。
不过已经有天文学家开始猜想了，这些星云其实就是更远处的星系。其中最有名的应该是哲学家康德，他凭借着直觉相信仙女座星云，这种有旋涡结构的星云应该就是一个河外星系，河外就是银河系之外的意思，甚至还在这个基础上猜想我们的银河系也是旋涡状的。
不过，康德的想法没有任何观测支持，只算是一个猜想。真正让人们接受这个观点，还要等将近200年。
到了1923年，天文学家哈勃用更大口径的望远镜去看仙女座星云，发现它不只是一团云雾，而且是有更精细的恒星结构。后来还在仙女座星云里面发现了造父变星，造父是我国古代神话里的一个人物。造父变星是一种标准烛光，通过它就可以测量出仙女座星云的距离，至少有100万光年。
通过这个距离一计算，就发现了仙女座星云的大小，应该和当时已知的银河系是差不多的，这不可能是在银河系内部的结构。所以从此开始，仙女座星云改名了，叫做仙女座星系。并且，这也让天文学家第一次开始认真思考，也许银河系真的和仙女座星系一样，有一个旋涡状的结构。
有了这个外部视角之后，再去看地球视角下的银河，有的现象就能得到很好的解释。比如说，虽然天空中的银河是一条亮带，但是通过望远镜观察的话，就能发现这条亮带上物质的密度是不一样的。在靠近人马座附近的银河的密度会比其他地方大很多。这在之前很难解释。
现在有了外部视角，就很容易理解了。我们看到了仙女座星系不只是呈现旋涡状，看起来还像是一个飞碟，中间厚四周薄，中心物质密度大，四周密度小。所以，银河应该也一样，密度最大的地方，很可能就是星系的中心。
按照这个思路，就可以找到银河系的中心，也就是银心具体在什么地方。
经过观测和计算发现，银河系的中心，也就是银心大概是在人马座的旁边。然后还有天文学家进行了计算，想看看太阳距离银河系的中心，也就是银心有多远。现在我们知道太阳距离银心大概有2.5万光年，银河系的半径大概是5万光年左右。我们其实是在银河系比较偏远的位置上。 见图3。
当时计算的数值没有那么精确，不过也可以非常确定太阳是在银河系的一个角落里，距离中心很远很远。其实这也算是哥白尼日心说的再一次升级，地球不是太阳系的中心，太阳系也不是银河系的中心。
银河系的大体轮廓知道了，银心也知道了，真实样貌的还原应该要容易很多了吧，并没有。因为银河系中有大量的星际气体和尘埃，它们是会遮挡住恒星的光芒的。遮挡住之后，对亮度观测和距离的计算就会不准，而且是物质密度越大的部分越是这样。
你可以随便看一张夜空中银河的照片，你就会发现，银河这条星带的中间应该是密度更大、恒星更多，但是偏偏越靠近中间越黑。这就是因为这部分星际气体或尘埃太多，挡住了恒星的光芒。所以，本来恒星越多，越是应该有更多观察数据的地方，偏偏观察数据并不多。
要解决这个问题，还要等一项技术突破，那就是射电望远镜的发明。 其实射电望远镜就是我们平时见到的雷达。
在1932年，一位美国的无线电工程师央斯基在调试自己的无线电雷达的时候，接收到了一个奇怪的信号。这个信号传递的方向上没有发现任何的信号源，而且总是指向人马座方向。后来确定了，这就是来自银河系中心的无线电信号。
这也就是说，无线电信号可以穿过银河系中心厚厚的星际气体被我们接收，这就提供了可见光观测之外的另一扇窗。
我们在第一章也讲过，央斯基的这个发现其实也代表着射电望远镜的发明，一个天文新时代的到来。对于银河系研究，这就提供了一个突破星际迷雾有力的工具。
于是很快，天文学家奥尔特，就是提出太阳系奥尔特云的那个奥尔特，用射电观测和计算分析得到银河系的结构。并在1951年，给出了当时最接近真实情况的银河系示意图。见图2，可以看到它已经有旋涡状结构了。
不过，射电技术虽然可以解决一部分问题，但是并不能解决所有问题。恒星之间的互相遮挡，还是会让很多现象无法观测。就比如说银心的背后，直到现在我们也没有任何办法去了解，它就像是月球的背面一样，除非真的派探测器过去，否则我们永远也看不到。也正是这一点，直到现在我们仍然不能确定银河系的精确模样。
郭镇之，本名郭宇鹏，字镇之，号大中，1972年11月出生，1988年8月入伍，PLA信息工程大学毕业，工程学士，文学硕士，曾任某部工程师、处长、政委等职。曾任中华儿童文化艺术促进会，中国青少年书画研修院常务副院长，北京中艺燕京书画院常务副院长，（京都）活学书院书道指导师，甘肃陇原魏徵书院副院长。镇之先生自幼喜好书法书写，崇尚书道精神，研修国学经典，躬耕笔墨，乐此不疲。15岁从戎军旅，崇文精武，三十余春秋而不辍。退出现役后，游历名山大川，行走书写，传承大美汉字国粹书法，弘扬书道千秋精神，汲古及今，以道弘仁，为普罗大众书写，为家山庙宇书写，曾为国家4A级景区焉支山题写名称。
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