地球位于太阳系，太阳系又在银河系里，那银河系的形状怎么搞出来的？

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地球位于太阳系，太阳系又在银河系里，那银河系的形状怎么搞出来的？

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首先想想，在我们飞上太空之前，人们是不是就无法知道大地的整体形状了呢？
古人如何知道大地的形状？在不能飞上太空之前

有文字记载的历史中，第一个依据证据猜测大地是球形的人，据认为是亚里士多德（公元前384年－公元前322年3月7日），他是通过月食的现象，大地在月亮上投下了圆形的影子，来进行猜测的。

图示：月食发生的原因，月亮进入了地球的影子，然后出来的过程，就是一次月食。亚里士多德正确认识到月食的发生是因为

大地挡住了太阳的光线，在空间中投下了阴影

月亮的光芒来自对太阳光线的反射
月亮在空间中运行，穿过大地的阴影。这时候可以发现大地的阴影是圆形的，那么猜测大地是一个圆球，正确的可能性就非常高了。

随后，关于大地是圆球状的思想观念开始传播，也因此有了后来那句出自阿基米德的名言，“给我一根杠杆，我可以撬动地球”。而到公元前250年，古埃及亚历山大城图书馆馆长埃拉托色尼就通过简单的几何学测量出了地球的直径，误差在可以接受的范围内。

图示：埃拉托色尼测量地球直径的几何学原理。他首先假设太阳离我们足够远（的确够远，但当时没人知道有多远），因此其光线可看成平行光。然后，他利用了埃及赛印（现名阿斯旺）一个著名的景观，这个城市在夏至日（一年之中白天最长的那天）的正午时分，恰好能够直射入阿斯旺城内的一口深井，井底的水上反映出太阳的倒影，每年仅此一天仅此一刻，这一奇特的景观远近驰名，每年都吸引着众多的游客前往观赏。最后，他测量了同一天同一时刻亚历山大城里一座方尖碑的影子长度，得到太阳在天球顶上的角度为偏南7度，于是他推断出从亚历山大港到阿斯旺的距离，一定是整个地球圆周的7/360 。今日，我们如果精确测量，那么实际度数大约为7.5度，因为当时埃拉托色尼还假设亚历山大港在阿斯旺的正北方，但实际上是稍微偏西一个经度。
最后，如果大地真是一个球，那么在足够平坦并且巨大的地面上，画一个足够大的三角形，那么它的内角和将大于180度！这是几何学的威力。

图示：三角形的内角和与三角形所在的平面的性质密切相关，从左到右为大于180度，小于180度，等于180度。
今人如何知道银河系的形状，在不能飞出银河系之前？

我先介绍一位著名的业余天文摄影师，Nick Risinger，28岁的他，用大约两年时间从美国西海岸一直走到南非，横跨60000多英里，拍了37440张照片，组合了一张360度全景星空的全彩照片，这是有史以来最高清的银河全景照片。可以到这个网站（http://media.skysurvey.org/interactive360/index.html）去欣赏和互动。
但在这张合成照片上，我们看不到银河的旋臂，而除了横贯天际的银河照片之外，关于银河的另外一些图像，最著名的就是它美丽的旋臂了，而太阳系就位于银河的某个旋臂上，围绕着银心转动着。

图示：“上帝”视角的银河合成图片，注意这并不是照片

图示：仙女座星系照片
天文观察数据显示，银河系应该是一个棒旋星系。所谓棒旋星系，指的是星系中心区聚集着大量恒星，形成一个短棒状的结构，这就是我们在夜晚看到横贯天空的银心，而不是弥散的一片。棒旋星系的旋臂中的恒星，是由短棒的末端所涌出的，而普通的螺旋星系，恒星都是由核心直接涌出的。

图示：哈勃太空望远镜拍摄的其它棒旋星系
我们能知道宇宙的形状吗？在无法到宇宙之外进行观察的时候

利用宇宙微波背景辐射的探测数据，配合几何学知识，天文学家们推测，宇宙空间整体本身是相当平坦的，当然在黑洞或者其他大质量恒星附近被质量所扭曲是另一回事。这意味着从遥远的宇宙边缘射过来的两束平行光将空旷的宇宙空间中穿行时，依然能保持平行关系。同时，也意味着宇宙大概会一直膨胀下去，无边无际，最终有限的星系被稀释到无限的空间中，以至于到某个遥远的时刻，你将只能看到自己所在的星系，而宇宙其它地方空无一物。如果真的有智能生命能存在到那样的时刻。

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简单的说，银河系的形状是天文学家根据观测数据推测出来的。因为我们身处银河系之中，人类目前还没有能力飞出银河系来给整个星系拍照片，所以我们还不知道银河系的确切形状。

尽管我们星系的确切地图仍然未知，但我们在确定其外观方面已经取得了长足的进步。两百年多前，通过统计天空中恒星的数量，英国天文学家威廉·赫歇尔第一次尝试绘制了银河系的地图。他画出的银河系是一个不规则星系，如下图所示：


准确绘制出银河系地图的关键是要知道我们与其他天体的相对位置和距离，但天体的准确距离往往难以测定。此外，我们无法看到被星际尘埃阻挡的天体，也无法看到银河系另一端的天体。

不过，由于宇宙中的星系繁多，我们可以进行借鉴。根据观测，星系主要可分为三大类：螺旋星系、椭圆星系和不规则星系。天文学家在测量银河系中的恒星和气体的速度时发现，整体上，天体在做有规律的旋转运动，表明银河系是螺旋星系。另外，我们星系的气体成分、颜色和尘埃含量类似于其他的螺旋星系。


天文学家发现，银河系主要有四条悬臂：猎户臂、英仙臂、人马臂以及三千秒差距臂。我们的太阳系位于猎户臂边缘，距离银河系中心约2.6万光年，整个银河系的跨度大约10万光年。

随着观测技术的改进以及观测手段的增加，银河系的结构将逐渐为我们所了解。利用射电、光学、红外线以及X射线等观测技术，天文学家可以绘制出更为精确的银河系地图。另外，强大的盖亚卫星将会对银河系中的大量恒星进行高精度的测量，它将在未来几年为银河系的形状提供新的数据。

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我也好奇所以去搜了一下
通过相机拍摄到的真实照片拼接成的全景图：


这张照片是真实的，是由两位法国摄影师跑遍全球，拍摄数千张照片拼接成的真正的图像，它不是想象，不是模拟的效果，是相机得到的真实的曝光数据，



还有一张比较有名的高清照片，原始文件像素值高达81亿：所以问题来了，我们身处银河系的内部，怎么会拍到这样一张银河系的全景图呢？
这是哈勃拍摄的NGC5457星系（可见光多波段叠加）：

哈勃的红外波段的NGC5457：

根据观测银河系、河外星系绘制的银河系模拟图：

这种图就是模拟的效果图了，但它也不是凭想象力捏造出来的。那么怎么画出悬臂的呢，怎么知道中间亮周围暗的呢？

举个例子，站在广场，某一个瞬间，测到东边1米有一个小孩，南边3米一个美女，西北方向10米有一位老人....
每测到一人，就把它们画在一张纸上，你在纸的中央，他们的位置则按你观测到的位置等比例投射；
这样，虽然你身处广场之内，等到这张图画完时，你仍然可以得到一个广场所有人的分布，于是一张效果图就出来了。
转侵删

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因为银河系中央是黑洞，由于黑洞的引力才形成现在的银河系的形状和规模。
银河系的中央是超大质量的黑洞（人马座A），自内向外分别由银心、银核、银盘、银晕和银冕组成。银河系中央区域多数为老年恒星（以白矮星为主[2]  ），外围区域多数为新生和年轻的恒星。周围几十万光年的区域分布着十几个卫星星系，其中较大的有大麦哲伦星云和小麦哲伦星云。银河系通过缓慢的吞噬周边的矮星系使自身不断壮大。2015年3月，科学家发现银河系体积比之前认为的要大50%。