第一节 恒星与银河系的亲密关系
你听说过牛郎和织女的故事吗？那是一个关于天河的神话，故事里面有一首歌谣：“遥瞻太空银河宽广，水如明镜如泛波光。织女星座相互支撑，七次更移终日繁忙。虽然来回移动奔忙，难以织出华丽花样。看那牵牛灿灿发光， 却也不能驾驭车辆。”其中歌中的“银河”就是指我们现在天文学上所探讨的银河，其中最后两句说的是“织女星”和“牵牛星”，他们都属于恒星。当然那只是一个神话传说，要想知道关于银河与恒星的知识还要依据我们现在天文学家的探究结果。
1. 银河系的发现
其实，在辽阔的太空中是不存在什么天河的。我们所看到的银河，是由无数大大小小的星星组成的。只是这些星星离我们很远，所以我们用肉眼不可能分辨出一颗颗单独的星，看上去也就形成了一条银白色的河了。
那么，银河系是怎么被发现的呢？
银河系的发现经历了一个漫长的过程，在望远镜发明以后，伽利略首先用望远镜观测银河，发现银河由恒星组成，在银河系中恒星至少有1000 多亿颗。而后，赖特、康德、朗伯等天文学家认为，银河系和全部恒星可能集合成一个巨大的恒星系统。18 世纪后期，赫歇尔用自制的反射望远镜开始恒星计数的观测，以确定恒星系统的结构和大小，他断言恒星系统呈扁盘状，太阳离盘中心不远。他去世后，其子赫歇尔继承父业，继续进行深入研究，把恒星计数的工作扩展到南天。20 世纪初，天文学家把以银河为表观现象的恒星系统称为银河系。卡普坦应用统计视差的方法测定恒星的平均距离，结合恒星计数，得出了一个银河系模型。在这个模型里，太阳居中，银河系呈圆盘状，直径8 千秒差距，厚2 千秒差距。沙普利应用造父变星的周光关系，测定球状星团的距离，从球状星团的分布来研究银河系的结构和大小。他提出的模型是：银河系是一个透镜状的恒星系统，太阳不在中心。沙普利得出，银河系直径80 千秒差距，太阳离银心20 千秒差距。这些数值太大，因为沙普利在计算距离时未计入星际消光。20 世纪20 年代，银河系自转被发现以后，沙普利的银河系模型得到公认。
银河系是一个巨型旋涡星系，共有4 条旋臂。包含一二千亿颗恒星。银河系整体作较差自转，太阳处自转速度约220 千米／秒，太阳绕银心运转一周约2.5 亿年。银河系的目视绝对星等为-20.5 等，银河系的总质量大约是我们太阳质量的1 万亿倍，大致相当于10 倍的银河系全部恒星质量的总和。这是我们银河系中存在范围远远超出明亮恒星盘的暗物质的强有力证据。关于银河系的年龄，目前占主流的观点认为，银河系在宇宙诞生的大爆炸之后不久就诞生了，用这种方法计算出，我们银河系的年龄大概在145 亿岁左右，上下误差各有20 多亿年。而界内认为宇宙诞生的“大爆炸”大约发生200 亿年前。
2. 银河系的结构
银河系总体结构是：银河系物质的主要部分组成一个薄薄的圆盘，叫做银盘，银盘中心隆起的近似于球形的部分叫核球。在核球区域是恒星高度密集的地方，其中心有一个很小的致密区，称银核。
银盘外面是一个范围更大、近于球状分布的系统，其中物质密度比银盘中低得多，叫做银晕。银晕外面还有银冕，它的物质分布大致也呈球形。
银盘
银盘是指在旋涡星系中，由恒星、尘埃和气体组成的扁平盘。
银盘直径约25 千秒差距，厚1 ～ 2 秒差距，自中心向边缘逐渐变薄，太阳位于银盘内，离银心约8.5 千秒差距，在银道面以北约8 秒差距处。银盘内有旋臂，这是气体、尘埃和年轻恒星集中的地方。银盘主要由星族Ⅰ天体组成，如G ～ K 型主序星、巨星、新星、行星状星云、天琴变星、长周期变星、半规则变星等。
银盘是银河系的主要组成部分，在银河系中可探测到的物质中，有九成都在银盘范围以内。银盘外形如薄透镜，以轴对称形式分布于银心周围，其中心厚度约1 万光年，不过这是微微凸起的核球的厚度。银盘本身的厚度只有2000 光年，直径近10 万光年，可见总体上说银盘非常薄。
银心
在星系的中心凸出部分，是一个很亮的球状，直径约为两万光年，厚一万光年，这个区域由高密度的恒星组成，主要是年龄大约在一百亿年以上老年的红色恒星。很多证据表明，在中心区域存在着一个巨大的黑洞，星系核的活动十分剧烈。银河系的中心，即银河系的自转轴与银道面的交点。
银心在人马座方向，太阳距银心约10 千秒差距，位于银道面以北约8 秒差距。银心与太阳系之间充斥着大量的星际尘埃，所以在北半球用光学望远镜难以在可见光波段看到银心。射电天文和红外观测技术兴起以后，人们才能透过星际尘埃，在2 微米到73 厘米波段，探测到银心的信息。银心除作为一个几何点外，它的另一含义是指银河系的中心区域。
银晕
银晕弥散在银盘周围的一个球形区域内，直径约为9.8 万光年，这里的恒星密度很低，分布着一些由老年恒星组成的球状星团。有人认为，在银晕外面还存在着一个巨大的呈球状的射电辐射区，称为银冕，银冕至少延伸到距银心32 万光年远。银晕中最亮的成员是球状星团。
3. 银河系的运动
银河系的运动和地球的运动一样吗？它具有自转和公转的能力吗？
银河系是一个巨型旋涡星系，有四条大悬臂。银河系作为一个整体具有自转的运动，不过，银河系不像地球是个固体。因此，离银河系中心的距离不同，自转的角速度不同，相应的线速度也就不是与转动半径成正比。大致来说，随着离银河系中心距离的增大，这一线速度开始很小，后来慢慢增大，到太阳附近变为几乎恒定。太阳及其附近的恒星参与银河系自转的速度约为220 千米/ 秒，大约每2.5 亿年转一圈。
目前观测认为，仙女座星系正以每秒300 千米的速度朝向银河系运动，在30 亿~40 亿年后可能会撞上银河系，但即使真的会发生碰撞，太阳及其他恒星也不会相互碰撞。但是，这两个星系可能会花上数十亿年的时间来合并成一个椭圆形的星系。到那时，从地球上看，横亘在夜空中的银河光带将变成一个更大、更弥散的结构。
但地球本身在这场融合中不会受到影响。因为，天体里的星系分散十分稀疏，相距十分遥远。所以，它们的融合更像两团雾气的融合，恒星相撞的灾难性事件很少发生。恒星位置的改变也是缓慢发生的，不会对地球有强烈影响。
第二节 心心相印的恒星与行星
我们知道太阳是一颗特殊的恒星，它不仅是离我们最近的恒星，还是带有行星的恒星。但是，是不是所有的恒星都和太阳一样呢？
在银河系内有1000 多亿颗大大小小的恒星，而宇宙间又有无数个这样的银河系。所以，并不是所有的恒星都和太阳一样也带有行星。
那你知道什么样的星才能称为行星吗？
1. 行星
行星是在引力的作用下环绕恒星做轨道运动的，自己不能发光的天体。在太阳系中已发现九大行星和许多小行星，在太阳系以外的行星也已发现上百颗。
那么，行星是怎么产生的呢？
过去的说法是：在太阳系形成初期，99% 以上的物质向中心聚合成为太阳，周围还有部分散在的物质碎片围绕着太阳旋转，经过很长一段时间的碰撞和引力作用，散在的碎片逐渐聚合成了九大行星，但那时的地球只是一团混沌的物质。又经过了几十万年，物质逐渐冷却凝固，形成了地球的初步形态，再经过几十万年，由于地球的引力作用，由地球内部化学反应所产生的气体，喷出后被保存在地球周围，形成了大气层，并由氢气和氧气化合成为水，再然后经过太阳的能量辐射，和地球本身的电场、磁场作用和适宜的生存环境，水中产生了有机物，也就是一切生命的祖先。
研究人员称，实际上小型黑洞要比特大质量黑洞喷射更多数量的行星。1988 年，美国实验室物理学者杰克·希尔斯预言，银河系中央的特大质量黑洞能破坏双子行星平衡，束缚一颗行星，并以超高速将另一颗行星喷射出银河系。自2004 年以来，天文学家共发现9 颗被特大质量黑洞高速排斥的行星，他们推测这种特大质量黑洞的质量是太阳的360 万倍。然而，美国哈佛-史密森天文物理中心赖安·奥利里和阿维·利奥伯从事的研究表明，银河系中央许多小型黑洞喷射出大量行星。
这些小型黑洞的质量大约只有太阳的10 倍，一些研究认为银河系中央至少有2.5 万个小型黑洞围绕在特大质量黑洞附近。当某些小型黑洞将行星喷射出银河系时，它们会进一步地靠近特大质量黑洞。利奥伯说：“小型黑洞比特大质量黑洞排斥喷射行星的速度更快，研究被喷射行星的轨迹和速度将有助于天文学家测定多少黑洞会喷射行星以及它们是如何排斥喷射行星的。”同时，他们也承认开展此项研究是很不容易的，现有的太空望远镜无法观测到银河系中央特大质量黑洞区域，该区域浓缩存在着许多小型黑洞。
研究人员推测，被特大质量喷射的行星速度达到709 千米/ 秒，它们在银河系引力束缚下速度可能会更慢，估计这些行星被喷射时的初始速度达到1200千米/ 秒。然而，被小型黑洞喷射的行星速度要更快，行星在小型黑洞的排斥作用下可达到2000 千米/ 秒速度脱离银河系。
你还记得离我们最近的恒星有多少光年吗？如果一颗恒星的质量只有太阳的1/20，那么它就很难被观测得到。一方面可能由于它太小，但是，更重要的是它发出的微弱光芒无法观测到。我们知道，一个物体要发光，它的温度必须达到400℃以上，但是只有太阳1/20的星，即使能发热，它的温度也不会超过400℃。正因为它太小了、温度太低了，我们观测不到，所以我们把这种星称为行星。
那么在其他恒星上有没有发现带有这种小而不发光的天体呢？
天文学家的回答是有，并且还不只一两颗呢！它们不是有关望远镜能直接看到的，而是要用万有引力定律算出来的。因为这些小天体绕着恒星转，它们的微小引力吸引着恒星，像太阳吸引着行星，行星又反过来吸引着太阳一样，使恒星产生微小地来回摆，从而算出小天体的存在。
目前，已经发现带有行星的恒星，有着名的“天鹅座61 星”，它带有一颗只有太阳百分之一，比太阳系中最大的木星要大十几倍的行星。此外，波江座、半人马座的比邻星、蛇夫座以及仙后座等星座中的九颗恒星也带有行星。天文学家推测，还有许多带有行星的恒星没有被发现。
2. 新的行星定义引发争议
我们知道，行星的产生是在不断进行着的，随着天文学的不断进步和人类对太空的不断探索，近年来关于行星的定义和行星排序等问题存在一定的争议。比如，就在行星的新定义公布后不久，12名天文学家联名在英国《自然》杂志网络版公开发表了《抗议冥王星降级请愿书》，严重质疑数百位天文学家通过投票表决的方式让冥王星离开“行星宝座”的做法。按照新的行星定义的第三条来要求，地球可能也会被开除。
据称，投票天文学家只占全球天文学家5％，有专家称“这是个草率的决议”。据了解，第26 届国际天文学联合会会期为10 天，很多专家由于经费问题，没有等到最后投票的时刻已经先行离开，实际参加冥王星地位表决的专家只有几百人，这样的投票规模遭到了联名天文学家的质疑。在请愿书中，这些科学家指出，参加布拉格会议投票的天文学家仅仅占全球天文学家的百分之五。这样的比例作出这样重大的决定实在缺乏说服力。
后来，天文学家决定运用动力学的标准来定义行星。参加过此次会议的北京天文馆馆长朱进博士向记者介绍说，这次国际天文学联合会的一项很重要的决定，就是把行星和太阳系的其他天体分为三个不同的类别来定义。
行星的定义有三个要求：一是位于围绕太阳的轨道上；二是有足够大的质量使其表面达到流体静力平衡的形状（近于球形）；最后是已经清空了其轨道附近的区域。符合这些要求的也只有1900 年前发现的8 个行星。
相对于表决程序上的欠妥，参加请愿的科学家最不能接受的正是新的行星定义。对于行星定义的第二条，请愿的天文学家认为，新的定义运用的是动力学而不是物质本身的特性，这种特性是决定能否成为一颗行星的必要条件。而且这个结果将影响到天文学其他体系的定义，比如恒星、星系、星云甚至小行星。因为在这些体系的定义中，动力学并不是决定性因素。
这些天文学家指出，如果按照新定义的第三条，那么像地球、木星这样的行星也不符合定义，也要被“开除”。新的定义第三条说，行星要有足够引力以清空其轨道附近的区域。如果按照这样的定义，地球、土星、木星它们的轨道之间都有很多的小行星，这样它们就不能被认为是“清空轨道附近区域”。
第三节 亲密无间的恒星与地球
在漫长的岁月中，人类在这个星球上繁衍生息，不断地用自己的双手，建设着自己美好的家园。劳动之余，人们更希望了解自己居住的这片土地。尽管人类生活在地球上，可是在过去的很长时期里人们对地球的认识却非常肤浅。数千年来，人类对自己生存的空间产生过各种遐想，编织成美丽的传说。