《大自然寻真》

第二篇  对天文现象的新解释

第6章  对银河系的解释

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6.1  为什么银河系的天体是盘状分布的

    要讲清这个问题牵涉到一个比较深奥的流体力学原理，即流体的星球自转力学原理。说它深奥，主要是指它至今还未被人发现。对于一个真实的流体性质的星球，我们无法直接做出真实的实验来证明这个力学原理的存在，只从理论上要求严格深入地对它进行分析和证明又很不容易，这就是“深奥”之所在。实际上，定性的讲一讲，其道理倒是很容易理解的。

图6.1：星球自转力学原理简单示意图

    在5.4只提到过“星球自转力学原理，是产生核球喷射论的基础”，却未谈及这个原理究竟是什么。这里可以先简单地说，对于一个流体性质，如液态的，又会自转的星球，由于离心力的作用，配合了流体的连续性性质和惯性力影响，球体内液体的流动总趋势都是两极下沉和赤道上升（见图6.1），这就是星球自转力学原理的简单含义。这种液态球体内部微观的流动是其整体宏观旋转运动的必然响应，只要有整体自转的存在，就必然有内部液体的流动，也即两极总是下沉和赤道总是上升，永不停息。上升的液体来自天体内部深层的热核反应，于是，自转星球赤道附近表面的温度就会比两极附近高得多。这样一来，核球向外喷射天体时，也就主要从赤道附近喷射出来了。当然，银核喷射出子天体时也不例外，因此银河系的天体也就成了盘状分布。其实，距离宇宙中心越远的星系，或者档级低至与太阳系一样的所有恒星星系，都会呈现出越明显的盘状分布。关于对星球自转力学原理更深入的分析，请见第15、16章。

6.2  银河系的天体为什么只分布在几根螺旋带上

    虽然银核赤道附近比两极附近要高温得多，但并不是整圈赤道带都是均匀的高温。因为自转的球状液体内部的流动，在科里奥利力的作用下最后都会变成环状的流动，例如自转地球上的大气环流和海流都是环状流动。多个不同方向的巨大环状流动之间互相拼合在一起，就只能形成了极少数的辐合点，所以真正的最强烈上升和高温的，仅仅出现在赤道圈上的某几个点附近而已，银核喷射出物质的现象，主要也就发生在这几个最为高温的点附近了。银核内部的热核反应很强烈，喷射连续不断，因此，银核赤道上那几个最为高温的地方所连续喷射的结果，便使银河系形成了由天体排列而成的几根几乎连续不断的旋臂（如图6.2-1所示）。

图6.2-1：银盘横截面示意图（取自朱志尧的《宇宙的秘密》一书）

    然而，又为什么会是螺旋带状呢？本来，银核的球心附近排放出来的气体，一般都会顺着半径方向垂直向上喷发出来，但离开了核球表面的天体都不可能是垂直向外，而是呈螺旋带状的。这是因为被喷射出来的天体所包含的物质中，不管多少是来自深层，也不管多少是属于银核表面附近，它们都必须从银核表面离开，所以都具有与银核表面物质相同的，绕银核自转轴旋转的切向线速度。因此，它们在沿着垂直方向被喷射出来的同时，还会绕着银核旋转，走的路径也就不是垂直向外的，而是垂直向外和切向旋转相合成之后的螺旋带状了。如图6.2-2所示，虽然核球表面A点上的物质被沿着径向方向AB喷射出来，但由于这些物质原来就具有了绕自转轴旋转的切向速度分量AC，所以这些物质的运动方向就只能沿着合力方向AD走，结果就走成了螺旋线的轨迹。

图6.2-2：核球喷射天体的合力示意图

6.3  银河系旋臂的形成过程剖析

       如图6.3所示，由于越早被喷射而离开银核的“火星”就离银核越远（高温的喷出物相对于母体来说只能比喻为星星之火），所以绕银核旋转的角速度就会越来越慢于银核表面，这就造成了运动轨迹本来是随着银核自西向东（逆时钟方向朝外）被喷射出来的“火星”，在外观上排列成了自东向西（顺时钟方向朝外）的旋臂，即恒星群体（图中的粗点状线）的排列方向正好与单个恒星被抛离银核表面之后的运动轨迹（图中的螺旋实线）的方向相反。实际效果见图6.2-1。

图6.3：初生恒星被抛离银核表面之后的运

        动轨迹及恒星群的空间分布示意图

说明：螺旋实线是恒星的运动轨迹；点状线是外观上恒星的排列形状。

     （A喷口在t4 时刻正要喷出恒星A4 时，原先在t1 、t2 、t3 各时刻所喷出的恒星已经分别跑到了A1 、A2 、A3 的位置，排列成了顺时钟方向的旋臂。B、C、D各喷口同样道理。）

6.4  银河系的年龄判断

       可以从以下几点判断银河系是初生星系：

       ⑴ 银河系螺旋带的内端尚未与银核断开，可推断银核还在不断喷射出物质，或许还诞生出小恒星等，这是判定银河系是初生星系的重要依据。

       ⑵ 银河系中尚有3000亿颗恒星是自发光体，如此巨量又那么一致的热力性质，既有力地证明了天体的核球喷射诞生理论的可靠性，同时也证明了这些球体温度同样很高的恒星都应该是新生的天体。

       ⑶ 从一些计算数据也可以有力地说明银河系属初生星系。银盘半径与银核半径之比是：5～10万光年/1万多光年≈5～10（倍）。地球公转半径与太阳半径之比是：14960万公里/69.6万公里≈215（倍）。因为海王星对太阳的平均距离是地球对太阳平均距离的30.06倍，所以海王星公转半径与太阳半径之比是：215×30.06≈6463（倍）。即使最靠近太阳的行星──水星，其公转半径与太阳半径之比也有：5730万公里/69.6万公里≈82（倍）。这些数据正说明了银盘还远不够大，也即银河系的恒星们都还远未像太阳系的行星们那样进入各自稳定围绕核球旋转的椭圆型轨道，而是还在沿着逐渐离开银核的螺旋轨迹的路上奔跑。所以说，银河系是初生星系。

       ⑷ 根据现代技术的观测已经发现，从银河系的核心部分有大规模纤维状的物质流以巨大速度向外抛出[9]，这正说明了银河系的旋臂，其实就是银核自己喷射出来的物质先后逐渐向周围飞离出去所共同组成的。这不仅证明核球喷射论的正确性，也从观测事实上有力地证明了本小节中⑴的推断是正确的。

       由此可见，银河系是千真万确的初生星系。