Astronomy 版 (精华区)

　　1918年，沙普利开始观测我们银河系的造父变星，想用这种
新的方法来确定银河系的大小。他重点观测球状星团中的造父变
星。球状星团是由几万至几千万颗恒星稠密地聚集在一起的球状
集合体，直径大约为100光年。
　　这些星团（其性质一个世纪以前W.赫歇耳就首次观测过）呈
现出完全不同于我们邻近空间的天文环境。在较大的星团中心，
恒星以每10立方秒差距500颗的密度聚集在一起， 而在我们邻近
的空间中每10立方秒差距只有一颗恒星。在这种情况下，星光会
比地球上的月光亮得多，假如在靠近这种星团的中心有一颗行星
的话，这颗行星将不会有黑夜。
　　在我们的银河系中约有100个已知的球状星团， 可能还有这
么多个未被发现。沙普利计算出，各个球状星团与我们的距离为
2万～20万光年。 （最近的一个星团是半人马座ω，它同最近的
一颗恒星一样，在半人马座里，用肉眼望去像是一颗星。最远的
一个星团是NGC2419，它距离我们太远了， 几乎难以把它当作银
河系的成员。）
　　沙普利发现，这些星团分布在一个大球中，银道面从中间把
大球切成两半，它们像晕一样环绕着银河系主体的一部分。沙普
利自然地假设它们绕着银河系的中心转动。在他的计算中，他把
银河系中由球状星团组成的这个晕的中心点定在人马座方向上，
距离我们约5万光年。 这意味着，正如W.赫歇耳及卡普坦曾认为
的那样，我们的太阳系根本不在银河系的中心，而是远处银河系
的一个边缘。
　　沙普利的模型把银河系描绘成一个直径为30万光年的巨大透
镜。后来，另一种测量方法很快证明，这一次沙普利把银河系估
计得太大了。
　　从银河系的形状像一个圆盘这一事实出发，自W.赫歇耳以来，
天文学家一直推测，它必定在空间旋转着。1926年，荷兰天文学
家奥尔特开始测量这种旋转。因为银河系不是一块固体，而是由
无数单个恒星组成的，所以不能指望它像轮子那样一块旋转，而
是靠近圆盘引力中心的恒星必定比远处的恒星绕中心旋转得快（
就像离太阳越近的行星在轨道上运行越快一样），因此，靠近银
心（即在人马座方向上）的恒星应该趋向于超前我们的太阳而移
动；而远离银心（即在双子座方向上）的恒星在公转中应该有落
后于我们的倾向。恒星离我们越远，速度的这种差异应该越大。
　　在这些假设的基础上，根据恒星的相对运动，就可以计算出
绕银心旋转的速率。由此推算出，太阳以及附近的恒星约以每秒
240公里（150英里）的速率相对于银心公转， 而公转一周需要2
亿年左右。（太阳以接近于圆形的轨道远行，但有些恒星的轨道，
如大角星，就近乎于椭圆形。不过恒星的运行轨道并不完全平行，
这一事实正好说明太阳为什么朝着天琴座相对运动。）
　　在估计出旋转的速率值以后，天文学家就能计算出银心的引
力场强度和它的质量。结果表明，含有银河系绝大部分质量的银
心远大于1000亿个太阳的质量。由于太阳比一般恒星的质量大，
因此银河系可能含有200亿～3000亿颗恒星， 是W.赫歇耳估计数
目的3000倍。
　　从旋转恒星的轨道曲线，还可以找出它们绕行的中心，天文
学家使用这个方法证实银河系的中心在人马座的方向上，就像沙
普利所发现的那样，但离我们只有27000光年， 而银河系的总直
径则为10万光年，而不是30万光年。在这个目前被认为是正确的
新模型中，圆盘在中心处的厚度约为20000光年， 然后向边缘逐
渐变薄： 我们的太阳位于从中心到边缘2/3的地方，圆盘在这里
的厚度约为3000光年（见图2－3）。但这些只是粗略的数字，因
为银河系并没有非常明确的边界。



图：从边缘处看到的银河系模型。球状星团散布在银河系
中心部分的四周。

　　既然太阳这么靠近银河系的边缘，为什么我们看到的银河在
银心方向上并不比在相反的方向上（即我们朝边缘看的方向）更
亮呢？朝人马座看去时，我们面对着银河系的主体，大约有2000
亿颗恒星，而向边缘望去时，只有几百万颗疏稀的恒星。可是，
不论在哪一个方向上银河带似乎都一样地明亮。这可能是因为巨
大的昏暗的尘埃云把银心大部分遮挡住了，我们无法看到。银河
系外围区域的质量，有一半大概是由这种尘埃气体云组成的。我
们所能看到的可能最多只有银心光亮的1/10000。
　　正因为这样，W.赫歇耳及其他早期研究银河系的天文学家才
误认为太阳系在银河系的中心，而后来沙普利似乎也因此过高地
估计了银河系的大小。他所研究的一些星团因中间介入尘埃而变
得暗淡，所以这些星团里的造父变星显得比实际的亮度暗淡，因
此推算出的距离也比实际的远。