每個人都曾好奇我們生活的世界有多大，在人類確認地球大小之後，這個問題在一定程度上得到了答案。但是又一個問題隨之而來，那就是我們的地球所處的環境又有多大呢？隨著科學技術的發展，我們看的越來越遠。由最初的觀察太陽周圍幾個行星，到現在能觀察百億光年之外。

初識星系

早在1784年，英國的天文學家威廉·赫歇爾就曾提出過，他認為太陽只是盤狀銀河系中無數星系中的一個普通恆星。在銀河系外有著數量巨大漩渦狀的雲狀塊，他稱之為“星雲”。1758年~1785年，法國天文愛好者梅西耶觀察到103個霧狀塊星雲，其中的絕對大多數是銀河系外的，以他命名的M31就是仙女座星系。

要探討星系的話，就不能使用我們平時使用的長度單位，如米，千米。由於宇宙中的尺度很大，所以用我們日常生活中使用的長度單位十分的不方便，需要使用我們都熟悉的光年這個單位。另外，還有一個天文距離單位要比光年更長，那就是秒差距，它是以大地測量中的三角視差法為基礎的。例如，你用左眼和右眼看到的距離的差異就是視差。當想要測量某個恆星距離時，當這顆恆星與地球的連線垂直於地球繞太陽軌道半徑時，如果恆星對日地距離的張角為1秒（弧度單位，1弧度=206265秒），這時對應的距離就是秒差距，一秒差距大約是一年光的3.26倍。這種方法是測量天體距離的一種常用方法。

以恆星為基本單元，我們現在大致把天體分為以下幾個層次：

• 恆星——10^6千米
• 星團——300光年
• 星系——10^5光年
• 星系群——10^6光年
• 星系團或超星系團——10^7光年
• 大尺度結構——10^7~10^8光年

銀河系

30年前，我們對銀河系的瞭解還很粗糙，一直認為它是扁球狀漩渦星系，是由恆星、氣體和塵埃組成的。經過大量的觀測，確定它屬於渦旋星系S中的棒旋星系Sb。銀盤外層很大區域是銀暈，它是由炙熱氣體組成的球狀低密度區域。太陽系在它的邊緣，離中心有3萬光年的距離，所以我們看到的銀河系是長條形狀的。銀河系大約包含了3000億顆恆星，而整個可觀測的宇宙大約有100億個類似銀河系的星系。

晚上看到的銀河系

哈勃和他的河外星系

星系天文學之父——埃德溫·哈勃出生於1889年，美國的密蘇里州。他畢業於芝加哥大學，他還是一個重量級的拳擊手。參加過第一次世界大戰，曾在法國戰場任上校。在1919年之後才把愛好的天文學作為正式工作。

埃德溫·哈勃

在當時，有兩位天文學家就“仙女座到底是在銀河系內還是銀河系外？”這一問題爭論不休。哈勃給了他們結論，他通過1923~1924年的觀測發現，在仙女座Ｍ31中有12顆光亮度週期性變化的“造父變星”，週期為5~6天。

造父變星”是一種估量星體距離的“尺子”，例如：銀河系中有一個我們已經發現的“造父變星”，而且我們已經知道與它的距離。拿已知“造父變星”的星級亮度與同等光變週期的“造父變星”做比較，就可計算出該星的距離。

哈勃根據這種方法計算出仙女座不在銀河系內。

哈勃對仙女座的距離測定意義重大，它打開了河外星系研究的大門。哈勃根據星系的形態，將星系大致分為橢圓星系（E）、渦旋星系（S）、橢圓狀星系、不規則星系（Irr）等。按渦旋型中旋臂纏繞鬆緊和中心凸起程度可再細分為：Sa、Sb、Sc型，另外還有草帽星系等。

仙女座M31

仙女座屬於Sb型，它是距離地球最近的渦旋星系大星雲，它包括大約1萬億顆恆星。

Sa型M81、M82

距離我們1200光年的M81、M82星系屬於Sa型，它們是亮度最高的星系之一。

星系群和星系團

我們把數量低於100個星系組成的系統叫做星系群。100以上的星系匯聚起來稱為星系團，現在我們已經觀測到了數千個星系團。

多個星系團又組成了超星系團，比如我們銀河所在的超星系團就包括室女星系團和大熊星系團等，它的直徑約為1億~2億光年。

隨著宇宙的膨脹，相應的視野也隨之擴大。在宇宙大爆炸138億年後的今天，我們可觀測的宇宙邊界已經達到了931億光年。這個宇宙之外又會是什麼，或者說我們的宇宙存在什麼環境中，這個問題的答案等待著我們去解開。

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