人类没出过太阳系，是如何知道银河系大小和形状的？
人类没出过太阳系，是如何知道银河系大小和形状的？
人类虽然从未离开过太阳系，但通过各种观测和理论推算，我们已经能够大致了解银河系的大小和形状。从早期的初步观测到现代的精密测量，科学家们不断积累数据，完善银河系模型。本文将带你了解人类是如何一步步揭开银河系神秘面纱的。
两百多年前，英国天文学家威廉·赫歇尔首次尝试绘制银河系。作为恒星天文学的创始人，他通过统计恒星数量开始了这项开创性的工作。
这是赫歇尔根据恒星绘制的银河系模型。虽然这个模型看起来相当不规则，与我们现在所知的银河系形状大相径庭，但赫歇尔是第一个提出银河系是一个恒星系统，并认为其呈扁盘状的人。他还判断太阳距离银河系中心不远。
不过，赫歇尔的观测主要集中在北天，后来他的儿子继承父业，补充了南天的观测数据，使模型逐渐完善。但即便如此，他们的模型仍存在诸多问题，主要原因包括：
- 无法准确测量天体之间的相对距离
- 存在星际尘埃造成的视野盲区
- 银河中心的银盘（主要由尘埃和气体组成）阻挡视线
肉眼所见的银河中心盘
二十世纪初，荷兰天文学家雅各布斯·卡普坦利用恒星视差法，测量了恒星的大致距离。恒星视差是指地球在不同轨道位置时，近距离星体与其他恒星的相对位置变化。通过三角函数计算，可以得出星体的距离。
基于这些数据，卡普坦建立了银河系模型，他认为银河系呈圆盘状，直径8千秒差距，厚2千秒差距（1秒差距约等于3.26光年）。这个模型中已经出现了恒星集中的弧线结构，即旋臂。
美国物理学家哈洛·沙普利则另辟蹊径，通过研究球状星团之间的距离来探索银河系结构。球状星团是由银河系早期形成的恒星组成的群体，每个星团包含成千上万颗恒星。星团内的造父变星具有光周期变化，沙普利据此测定了星团间的距离。
根据这些数据，沙普利提出了一个透镜状恒星系统的模型，认为银河系直径为80千秒差距，太阳距离银心20千秒差距。但由于星际消光的影响，他的计算结果偏大。
随着观测技术的进步，特别是射电、光学、红外线以及X射线等观测手段的发展，以及大型天文望远镜和卫星系统的应用，银河系模型得到了不断完善。现代观测显示，银河系是一个棒旋星系，具有四条主要旋臂：矩尺座旋臂、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。这些旋臂并非从一个圆点散发，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。
当前的观测技术已经能够拍摄到相当清晰的银河系图像，甚至有高达81亿像素的银河系全景模拟图。对于被星云遮挡或中心盘遮挡的区域，科学家会利用视差测量或通过其他星系进行推测，从而大致确定银河系的整体形状。
虽然我们无法直接看到银河系的全貌，但通过观测其他星系并结合理论推算，我们已经能够构建出一个相对准确的银河系模型。这一过程体现了人类对宇宙认知的不断深化，也展示了科学探索的无穷魅力。