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距离银河系盘面多远,才能看到完整的银河系?

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有朋友问:如果太阳系稍微离开银河系平面一些,是不是能看到一个巨大的银河系悬在夜空的景象?

这得看题主说的“稍微离开银河系平面一些”的这个“稍微“和”一些”是多少。有的朋友已经从几何学角度分析了这个问题,这里就不从数学理论上来论证了,只借鉴地球观测数据从直观感性的角度来分析一下。



我们已知,科学家现在对银河系的认知是一个巨大的漩涡棒旋星系,有点像铁饼的样子,是一个中间厚边缘薄的盘状星系,盘面直径约20万光年,中心厚度约1.2万光年,边缘厚度只有约100光年,平均厚度约1000光年。

现在我们就清楚了,如果太阳现在在银河系盘面切面中心(实际在20光年处,接近中心),要能够看清银河系整个盘面,至少要跳出银河系盘面本身1000光年厚度,而银河系核心厚度达到1.2万光年,要看到整个盘面最少要距离盘面切面中心1.2万光年。



实际上,即便距离银河系1.2万光年的地方,也就像一个人站在珠穆朗玛峰顶上看地球,还是不能看到整个地球的模样。根据NASA测试表明,在距离地面约100公里的地方,可以明显的看到地球弧线,即太空分界线;载人飞船在距离地面400公里的轨道上,可以看到地球的表面曲率;而要看到完整地球,则要在距离地面3400公里以外。



这个视野是根据人眼水平视角为124度来计算的,是一种最为舒适的视野范围。根据这个视距来计算,地球的直径约为12742公里,相比较能看到地球弧线的高度100公里比例约为127:1;相比较能看到地球表面曲率高度400公里比例约为32:1;相比较能看到全貌的3400公里约为3.75:1。

按照人类看地球这个比例来看银河系,如果要看到银河系弧线,就要在距离银盘表面1574光年的高度;如果要看到银河系曲率,就要在距离银盘表面6250光年的高度;如果能够舒适的看到整个银河系全景,就要在距离银河系盘面约53333光年的高度。

光年是光子在真空中运动一年的尺度,光子在真空中运动每秒约为30万公里,一光年约等于9.46万亿公里的尺度,因此银河系的直径约为189.2亿亿公里,平均厚度约为9640亿公里。而要看到银河系全貌,需要在距离银河系表面50亿亿公里的距离,按照人眼124度视角来观察。



而根据题意,要能够看到一个巨大的银河系盘面悬在夜空,实际距离还要更远些,才会更舒适的看到留有一定空间的巨大银河系全貌。那么,这个距离是不是题主所认为的“稍微离开银河系平面一些”呢?只有他自己知道了。

迄今为止,人类的脚步还没有跨出地球引力圈,无人飞船也还远远没有飞出太阳系,那么问题来了,现在网络上流传的无数银河系图片又是怎么得到的呢?

其实,所有的银河系外观图片都并非人类真正看到或者照相机照到的样子,而是科学家们通过对许多同类型星系观测,并且综合多年来在地球上对银河系恒星分布观测得到的海量数据,再通过电脑建模得到的。



真正在地球上照到的银河系样子,绝大多数都只是局部部分,是通过大型望远镜或卫星,在我们位置向银河系中心拍照了众多照片,经过合成得到的。其中唯一一张号称银河系360度全景图,是NASA发射的斯皮策太空望远镜经过10年拍摄,用200多万张照片合成得到的。

这张银河系360度全景图信息量很大,包含200亿像素,如果把它打印出来,需要一个体育场那么大的地方才能够展示,现在NASA向全世界科学家和天文爱好者公布这张图的数字版,供研究和查询(见上图))。不过这张照片比较专业,一般人难以看懂。

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