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銀河系的直徑與宇宙的直徑

生活更新时间:2025-01-07 01:42:53

銀河系的直徑與宇宙的直徑（天文學家如何測出銀河系的直徑）1

根據近些年的研究，銀河系的直徑最大可達20萬光年。那麼，20萬光年意味着什麼呢？天文學家如何測出來的呢？

20萬光年表示長度，即光在真空中前進20萬年的距離。光速是最快的速度，每秒将近30萬公裡。既然以光速都要走20萬年，人類又是如何在有限時間内知道銀河系的直徑呢？

銀河系的直徑與宇宙的直徑（天文學家如何測出銀河系的直徑）2

誠然，光走20萬光年的距離需要20萬年的時間，但這不代表我們無法在短時間内測出這個距離。在太陽系中，測定天體的距離時，可以向天體發射電磁波（也就是光），然後等待電磁波反射回來，通過測定時間差就能知道距離。

然而，我們不可能以這樣的方式來測定銀河系的直徑，等上20萬年不現實。再加上技術限制，用電磁波法來測量銀河系直徑更是天方夜譚。天文學家有其他方法來測量銀河系的大小，不需要等待漫長的時間就能測出。

銀河系的結構

銀河系的直徑與宇宙的直徑（天文學家如何測出銀河系的直徑）3

通過觀測銀河系中的恒星分布以及河外星系，天文學家知道銀河系是一個圓盤狀的結構，中心部分有些隆起，并且太陽系遠離銀河系的中心，處在銀河系的獵戶臂上。基于這些信息，隻要測出太陽系與銀心的距離，以及太陽系與背對銀心方向的銀河系邊緣的距離，就能知道銀河系的直徑。

因此，測量銀河系的直徑，就等于測量遙遠恒星的距離。恒星的測距方法通常包括三角視差法、主序星拟合法、造父變星法。在測量銀河系直徑時，主要依賴于三角視差法和造父變星法。

測距方法

銀河系的直徑與宇宙的直徑（天文學家如何測出銀河系的直徑）4

三角視差法是一種幾何方法，我們在某一時間觀測一顆恒星的位置，半年後，地球轉到太陽的另一側，我們再觀測這顆恒星的位置，其位置相對于背景恒星是不重合的，這會出現輕微的視差。隻要測出視差角，由于日地距離已知，根據三角函數即可算出距離。天文學中最常用的長度單位“秒差距”就是來源于此。

銀河系的直徑與宇宙的直徑（天文學家如何測出銀河系的直徑）5

造父變星是一種特殊的恒星，它們的光度變化表現出穩定的周期性。由于造父變星的光變周期和絕對星等之間存在直接的關系，隻要測出造父變星的光變周期，就能知道它們的絕對星等，再結合它們的視星等，就能知道它們離我們有多遠。

銀河系的大小

目前，天文學家測出的銀河系直徑介于10萬至20萬光年，恒星盤厚度約2000光年，太陽系離銀心大約2.6萬光年。另據估計，銀河系中存在大約1000億至4000億顆恒星，恒星與恒星之間的平均距離約為4光年。

銀河系的直徑與宇宙的直徑（天文學家如何測出銀河系的直徑）6

除了恒星和星雲等普通物質之外，銀河系中可能還存在着大量的暗物質。這種神秘的物質籠罩着整個銀河系，形成了被稱為暗物質暈的結構，它從銀心向外延伸可達30萬光年。暗物質的含量遠超普通物質，它們産生的強大引力維持住了銀河系的結構。

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