银河系和太阳系到底有啥

前几天晚上带孩子在阳台看星星,他指着天上那条淡淡的白色光带问我：“爸爸，那是什么？”我说那是银河，他又问：“我们住在银河里吗？”这个问题让我愣了一下——是啊，我们到底住在哪里？银河系和太阳系到底是什么关系？这事儿说起来，还真有点像你住在一个超大城市里，要跟别人解释你家在哪条街。

很多人在科普书上看过银河系的图片,一个巨大的旋涡状圆盘，中间鼓起来，四周螺旋展开，然后就容易产生一个错觉——以为太阳系就是那个“整个旋涡”，其实完全不是，银河系是我们所在的星系，而太阳系只是这个星系里一个微不足道的小角落，打个比方：如果银河系是一个拥有几千亿人口的超级大国，那太阳系就是其中一户普通人家。

先把尺寸搞清楚，不然脑子装不下

我们先聊一个让人头晕的东西——尺度，不把这个说清楚，后面说什么都像在讲天书，我试着用你日常能感知的距离来类比一下。

光速每秒大约30万公里,地球到月球，光只要1.3秒就走完了，地球到太阳，光需要8分20秒左右，这个距离在天文学上叫做1个天文单位，好，记住这个感觉。

对象	直径（大约）	用光速跑完需要
地球	12700公里	04秒
太阳	139万公里	6秒
整个太阳系（到奥尔特云）	约2光年	2年
银河系	约10万到18万光年	十万年以上

你看这个对比就知道,太阳系在银河系面前有多渺小了，如果把银河系缩小成中国地图那么大，太阳系大概就一粒灰尘的尺寸，而且这粒灰尘还不在银河系的市中心。

太阳系在银河系的什么位置

这里有个特别容易搞混的地方,很多人以为银河就是天上那条白茫茫的带子，所以太阳系应该也在那条带子中间某个亮闪闪的地方，太阳系位于银河系一个叫做猎户臂的次级旋臂上，不是什么核心地段，差不多算是银河系的“郊区”。

太阳系距离银河系中心大约6万光年，这个距离是什么意思呢？就是说，你现在看到的银河系中心方向的光，是2.6万年前发出来的，那时候地球上猛犸象还活着，人类还在洞穴里画壁画，银河系中心有一个超大质量黑洞，叫做人马座A*，质量大约是太阳的400万倍，我们整个太阳系就绕着这个黑洞转，速度大约是每秒220公里，听起来很快对吧？可即便如此，绕一圈也要差不多3亿年，上次太阳系在这个位置的时候，恐龙才刚刚开始出现。

我每次想到这个都觉得特别不真实——我们坐在这颗小小的岩石行星上，以每秒220公里的速度在宇宙里狂奔，却安静得像是坐在客厅沙发上一样。

银河系本身长什么样

这个问题其实挺难回答的,因为我们就在银河系里面，相当于一条鱼想问“这片海到底长什么样”，你没法游出去看全景，所以目前人类对银河系整体形态的认识，很大程度上是通过观测其他星系、测量恒星分布和气体运动间接推算出来的。

目前比较公认的模型是：银河系是一个棒旋星系，中间有一个棒状结构，从棒的两端伸出几条主要的旋臂，主要旋臂包括英仙臂、矩尺臂、盾牌-半人马臂等，而我们所在的猎户臂其实只是这些大旋臂之间的一个分支，整个银河系大概包含1000亿到4000亿颗恒星，行星的数量可能比恒星还多。

银河系也不是一个薄薄的平面圆盘,中心部分明显鼓起来，叫做核球，里面恒星密集得吓人，核球外面是银盘，就是旋臂所在的部分，银盘外面还有一个巨大的球形结构，叫做银晕，分布着一些年老的恒星和球状星团，更外面还有看不见的暗物质晕，质量大得惊人，是银河系可见物质的好几倍。

说来也巧,虽然我们身处银河系内部，但我们能看到的银河——就是天上那条乳白色的光带——其实是银盘里无数恒星叠加在一起的视觉效果，因为太阳系就在银盘里面，所以我们沿着银盘方向看过去，恒星特别密集，就成了一条带子。

太阳系里到底有些什么

说完银河系这个大背景,我们回来看看自己家里有什么东西，太阳系这个“家”，成员其实挺多的，不是只有八大行星那么简单。

按照离太阳从近到远的顺序：

• 类地行星：水星、金星、地球、火星，个头小，岩石构成，密度大，水星没有大气，金星大气厚到能把人压扁还下硫酸雨，地球目前已知唯一有生命，火星是那个我们整天想着要移民的红色邻居。
• 小行星带：在火星和木星之间，一大堆形状不规则的岩石和金属块，谷神星是里面最大的，前些年还被升级成了矮行星。
• 类木行星：木星和土星，巨大、气态，主要是氢和氦，木星大红斑是个刮了几百年的风暴，土星的光环漂亮得不像真的。
• 冰巨星：天王星和海王星，虽然也很大，但成分里水、甲烷、氨的冰更多，天王星躺着转，海王星风速能到每小时2000多公里。
• 柯伊伯带：海王星外面，大量冰冻小天体，冥王星就住这儿，2006年被降级成了矮行星，好多人为它感到委屈，其实冥王星只是柯伊伯带里比较显眼的一个，比它大的还有阋神星。
• 奥尔特云：这是理论上的一个球壳状区域，从太阳系外围一直延伸到大约1光年的地方，被认为是长周期彗星的老家，说白了，太阳系真正的边界在这里，飞出奥尔特云才算真正离开了太阳系。

旅行者1号1977年发射,飞了四十多年，现在才刚刚进入星际空间，连奥尔特云的内缘都还没摸到，按现在的速度，要真正飞出奥尔特云还得上万年，所以我经常想，人类真的被“困”在太阳系里，物理上的距离摆在那里，不是想想就能跨越的。

银河系和太阳系的关系，不只是包含那么简单

表面上看,银河系包含了太阳系，仅此而已，但实际上，银河系的环境在很大程度上影响了太阳系的演化，甚至影响了地球上的生命。

比如银河系的旋臂在缓慢转动,太阳系在绕银河系中心运行的过程中，会周期性地穿过旋臂，旋臂里物质密度高，引力扰动大，可能会扰乱奥尔特云里的彗星，导致大量彗星冲进内太阳系，有学者提出，地球上几次大的生物灭绝事件，可能就和这种周期性穿越有关，这个假说还在争论中，科学界没有统一结论，类似的研究还有“银河系宜居带”的概念——离中心太近，超新星爆发多，辐射强；太远，重元素少，难以形成岩石行星，太阳系的位置刚好在一个相对温和的区域。

银河系本身也在吃别的小星系,银晕里那些星流，很多是银河系撕裂矮星系后留下的“残骸”，我们的银河系正在缓慢地吞并附近的大小麦哲伦云，几十亿年后还会和仙女座星系来一场大碰撞，到那时候，夜空的样子会完全不同。

写到这儿我突然觉得,人类虽然渺小，但能够通过观测和推理，把自己在宇宙中的位置搞清楚到这种程度，已经很了不起了，2.6万光年外的银河系中心，10万光年宽的星系尺度，几千亿颗恒星——这些东西都在我们的认知范围之内，被讨论、被测量、被想象，这种感觉很难用语言说清楚，但每次想到，心里都有一种安静的震撼。

今晚如果天气好,带孩子再去看看那条模糊的白色光带，他可能会问更多问题，有些我能答，有些答不上来，不过没关系，抬头看这件事本身，可能比答案更重要。

图片一想象：从太阳系边缘回望，太阳变成一颗暗淡的亮点，远处银河系的旋臂横贯天际。

图片二想象：银河系俯视示意图，标注出太阳系所在的猎户臂位置，离中心约2.6万光年。