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为什么人类可以知道宇宙边缘200亿光年,却对近在咫尺的月球的了解处于一般层次? 第1页

  

user avatar   zhan-yun-2020 网友的相关建议: 
      

【由于高赞回答已经向题主简单说明了月亮探索的情况,本回答,主要系统地说明银河系模型如何确认,解惑题主描述里的疑问。银河系的探索,也能推之整个宇宙的探索。】

其实人类并不知道银河系的确切形状。

目前所知的银河系模型,实际是根据相关观测数据,合理的推测并模拟出来的。


两百多年前,英国的天文学家威廉·赫歇尔,便通过恒星的数量,开始第一次绘制银河系。

赫歇尔是恒星天文学的创始人,人称恒星天文之父,还是一位音乐家。

这个就是赫歇尔根据恒星所绘制的银河系。

我们可以看出,这个银河系极其的不规则,和现在所知的银河系形状大相径庭。不过,赫歇尔却是第一个认为银河为恒星系统,同时认为银河系是扁盘状,判定太阳距离银河系中心不远。

不过赫歇尔统计的恒星主要在北天,后来赫歇尔的儿子继承父业,统计了南天的恒星,这个原始银河系模型才逐渐完善。但赫歇尔父子的银河系形状依旧存在各种各样的问题,距离真相还有很长的距离。

赫歇尔父子看不到真实形状的银河系,为什么?

大约有三点原因:

一、无法确定各个天体之间的相对距离。

二、存在星际尘埃阻挡星体,存在视野盲区,无法观察。

三、银河中心存在中心盘(银盘,主要为尘埃和气体),无法穿透,看不到银河系的另一边。

二十世纪初,荷兰的天文学家雅各布斯·卡普坦,利用恒星视差,统计了各个恒星的大概距离。

这里简单说一说,什么是恒星视差。


恒星视差:用通俗的语言来说,地球在不同的轨道,近距离的星体(例如太阳),和其它恒星的相对位置自然不同。然后利用三角函数,就能计算出相应星体的距离。

在知道恒星的大致数目,并测量了相应的距离,雅各布斯·卡普坦便就得到了一个银河系模型。

由于测量的时候,是以太阳系为中心,所以雅各布斯·卡普坦的银河系模型的中心是太阳。

同时还得到了相关数据:

银河系呈圆盘状,直径8千秒差距,厚2千秒差距。

秒差距是一个距离单位,1秒差距大致等于3.26光年。

在雅各布斯·卡普坦的模型里面,已经能够看到恒星集中的弧线(悬臂)。

通过哈勃望远镜对其他星系的观察,然后通过相关的测量数据,科学家最终推测出来银河系的形状。

关于银河系研究,美国物理科学家哈洛·沙普利另辟蹊径,根据球状星团之间的距离,来研究银河系的结构和大小。

球状星团:银河系早起形成的恒星所组成的星团,每个星团拥有成千上万的恒星。

星团内的一种叫做造父变星的星恒,存在光周期,哈洛·沙普利根据光周期变化,测出了星团之间的距离。

根据星团距离,哈洛·沙普利也建立了一个银河系的模型:

银河系是一个透镜状的恒星系统,太阳不在中心。银河系直径80千秒差距,太阳离银心20千秒差距。

不过,因为星际消光(电磁波、尘埃、气体,造成光减弱)的存在,沙普利计算出来的银河系数值过大。

后来,通过对恒星和星云的速度观察,科学家最终发现了银河自传,把星际消光考虑进模型之后,一个经典的银河系模型便出现了:

哈洛·沙普利之后,银河系统的相关理论其实已经完备,银河系模型的完善,主要依靠观测技术的逐渐提升。射电、光学、红外线以及X射线等观测技术的出现,还有各种大型天文望远镜,卫星系统等精准测量。随着一些重大发现,银河系模型也在不停地更新和完善:

银河系有四条旋臂,分别命名为矩尺座旋臂和天鹅座旋臂、人马座旋臂、南十字座旋臂和盾牌座旋臂、英仙座旋臂。另外,这个星系不仅仅是螺旋形,还是一个棒旋星云,这个螺旋星系不是像百合花的花瓣那样从一个圆点散发出来,而是从位于星系中心的一个矩形长条的两个较短的边散发。

当前的观测和摄影技术,已经能拍摄到这样的银河系:

而这一副模拟出来的,银河系全景,原图像素高达81亿:

对于银河系被星云遮挡,或者中心盘遮挡,往往利用视差测量(地球轨迹不同,遮挡区域会出现变化),如果实在测量不了,这是根据系统进行推测。虽然我们自身所限,根本不可能看到银河系的全貌,但却可以看到其它星系的全貌。利用其它的兴起进行推测,和确定整体形状类似。

再次强调,银河系的模型,是根据真实数据,然后合理的模拟推测而得来的。

除了银河系,宇宙的模拟,大致也是如此:




  

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