勞倫斯·A·馬歇爾,賓夕法尼亞州葛底斯堡葛底斯堡學院物理系回答
“這個問題沒有簡單的答案,因為天文學家已經遵循了許多證據線索來確定太陽系在銀河系中的位置。但是一些通用的技術可以簡要地概述一下。
“在千億顆恆星的雲團中找到自己的位置——當一個人無法超越自己的星球旅行時——就像試圖在被綁在一棵樹上的同時繪製森林的形狀。人們只需環顧四周就能大致瞭解銀河系的形狀——一道參差不齊、朦朧的光帶環繞天空。它大約有 15 度寬,恆星相當均勻地集中在這條帶上。這一觀察表明,我們的銀河系是一個扁平的恆星盤,我們位於靠近星盤平面的某個位置。如果它不是一個扁平的星盤,它看起來會不同。例如,如果它是一個恆星球體,我們會看到它的光芒遍佈天空,而不僅僅是一條窄帶。如果我們位於星盤平面上方或下方相當遠的距離,我們就不會看到它將天空一分為二——銀河系的光芒會在天空的一側比另一側更亮。
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“透過測量我們能看到的所有恆星的距離,可以進一步確定太陽在銀河系中的位置。18 世紀後期,天文學家威廉·赫歇爾試圖這樣做,他得出結論,地球位於一個‘磨石’狀的恆星雲的中心。但赫歇爾沒有意識到星際塵埃小顆粒的存在,這些塵埃會遮蔽來自銀河系中最遙遠恆星的光線。我們似乎位於雲層的中心,因為我們在所有方向都看不見更遠的地方。對於一個被綁在霧濛濛的森林中的樹上的人來說,無論身在何處,森林都像是在所有方向上均勻地延伸開來。
“本世紀初,哈洛·沙普利測量了被稱為球狀星團的大型星團的距離,從而取得了將地球從星系中心移到距邊緣約 3/5 位置的重大突破。他發現它們呈球形分佈,直徑約 10 萬光年,中心位於人馬座中的某個位置。沙普利得出結論(其他天文學家後來也證實了這一點),球狀星團分佈的中心也是銀河系的中心,因此我們的星系看起來像一個扁平的恆星盤,嵌入在一個球形的雲或球狀星團的‘暈’中。
“在過去的 75 年裡,天文學家使用各種射電、光學、紅外甚至 X 射線天文學技術完善了這幅圖景,以填充細節:旋臂的位置、氣體和塵埃雲、分子濃度等等。現代的基本圖景是,我們的太陽系位於螺旋臂的內邊緣,距離星系中心約 25,000 光年,方向朝向人馬座。
“有關我們如何瞭解這一切的詳細資訊,幸運的是,有兩本優秀且互補的書籍:《我們星系的發現》,查爾斯·A·惠特尼 (Knopf, 1971) 著,《天體鍊金術:在銀河系中尋找意義》,肯·克羅斯韋爾 (Anchor Books, 1995) 著。