第五章　星云

从前。除了银河中的星云以外，所有天上的暗淡的光斑都叫做“星云”。其中有几个可以为肉眼所见，用望远镜看来却又发现了无数。赫歇耳氏一家的几个天文学家（有约翰·赫歇耳、威廉·赫歇耳及卡罗琳·赫歇耳女士）对于许多星云做了发现、记录、编排等工作。

有的星云有特殊名称，例如猎户座大星云、北美洲星云、三叶星云（Trifid Nebula）。较明亮的星云的名称常常用梅西耶（以发现许多彗星著名的）做的103星云表中的编号。从一个用小望远镜的观测者看来，这些物体很容易被误认为彗星，例如M31（在仙女座中）。不过星云现在大概都用德维尔（Dreyer）的新表（New General Catalogue）中的号数了。那星表共有两部，中含13000个星团和星云。仙女座大星云是NGC 223（新表223号）。

早期天文学家的关于星云本性的意见各人大不相同。康德（Kant）揣测它们是遥远的星系——岛宇宙——得到很不错的结果。威廉·赫歇耳的结论是说其中有一些本性并不与恒星相同，却是一种发光的流体。拉普拉斯的著名的星云假说以为太阳系便是由一团气体星云凝缩而成的。但是认为星云为气体的观念却似乎被更大的望远镜所否定了。能分析成一些恒星的星云越来越多了。到19世纪中叶，罗斯爵士的1.8米反射望远镜——当时及后来许多年中的最大望远镜——非常有效地把所谓“星云”的云显露为遥远的聚集的星。

然而并非所有星云都是恒星的团聚。英国的哈金斯（William Huggins），在天文学中应用分光仪的先驱者，确立了赫歇耳以为有的星云是“发光流体”的推测的真实性。在1864年哈金斯把他的分光仪对着天龙座星云观察，见到了一种明线的花样——这正是一种发光气体的光谱。现在已真相大白，知道有一些星云是气体的了。但还有一些星云虽有近似恒星光谱的暗线花样，却并不能解释为恒星团的痕迹。星云中依然有些尚待解决的神秘之处。

所有我们银河系中的星团现在都已显然与星云区分出来了。此外，研究证明许多从前认为是星云的物体实在是远在我们银河以外的遥远的星系。严格说来的星云，在我们的银河系中以及在河外星系中的都算在内，大致分为两大类：明的和暗的弥漫星云、行星状星云。

明亮的弥漫星云

猎户座大星云（图87）是最著名的明亮弥漫星云。肉眼看来，它是猎户佩刀三星的中间一颗，在腰带较亮3颗星的稍南一点。用望远镜视察时，它是一块粗略的三角形的发微弱光辉的物质。表面看来，这星云面的距离约为满月的两倍。实际上却是10光年——一块极大的云。用大视场透镜并经长时间曝光拍摄的照片中，可以看出全猎户座的大部分都被一层更暗的星云所笼罩。

图87　猎户座大星云

人马座中的三叶星云是明亮弥漫星云的另一个好例子。乍一看来，也许要以为它分成3片或3片以上，因为有宽阔的黑暗的裂纹在上面。那些实际上是许多暗星云，常常和发光物质连在一起的。昴星团中的最亮几颗星都裹在云中，使这星团的照片增加很多趣味，不过肉眼从望远镜边看来，平常还是只看到一些星。常常，照片中很触目的星云在最大的望远镜中也绝不能为视神经所感觉到。

北美洲星云便是如此。海德堡的沃尔夫给它起这名字是因为它像北美洲。它的位置在天鹅座中北十字顶上亮星的近旁。它是照片中触目的物体。同星座中还有一卵形环状星云在逐渐膨胀。于是引出了一种揣测，以为这是一颗恒星爆炸的结果。如果这解释是正确的，如果它的膨胀率不曾改动，这新星的强烈的爆炸必曾发生于10万余年前。这环中最亮部分称为网状星云和丝状星云，都有与其名称相应的结构。

这些都是明亮的弥漫星云的例子，在望远镜中尤其是在照片中发现了不少这类星云。它们都在银河以内或附近，也在外银河系中。事实上已知的最大的这类星云在银河本身以外，这便是大麦哲伦云。称为剑鱼座30号（30 Doradus）的这个星云的直径有100光年以上。

图88　大麦哲伦云

弥漫星云是极大的气体与微尘的云。它们在许多方面都使我们想到彗星的膜状尾部。其中物质散布的稀薄竟比实验室中所得的最好的真空密度还小。只是因为其云层异常之厚，才使我们能够看见它们。假如我们住在北美洲星云中，我们平常是不能觉察到它的存在的。

星云的光

什么东西使这些星云发光？不用说这样稀薄的物质是断不能热得发光的。这个许多年来困扰天文学家的问题由哈勃（Hubble）给出了答案。这是他用威尔逊山的大反射镜充分研究星云的结果。星云之发光是借助于邻近的恒星。差不多每一这种星云的发光都可以由邻近或其中的星来负责。而且，这颗相关的恒星愈亮，这云状光所及的范围也愈大。但星云的光也不全是简单的星光的反映，至少不是全体星云都如此。

分光仪的研究发现了星云的光与其相关星间的有趣的关系。所有的星（除了最热的）邻近的星云光都和星光相似。两者都有同样的暗线光谱，同样的暗线花样。昴星团周围的星云便是这种相似的例子。另一方面，猎户座大星云以及其他与最热星相连的星云的光却与此不同。它们的光谱是明线花样，不像恒星光谱。我们又可从这种关系得出什么结论呢？

天文学家关于第一类的意见并不完全一致，有的相信那些星云只是简单地反映星光。但是有明线光谱的星云的光显然不是星光了，不过其相关恒星仍然负着照明的责任。我们由此想到极光，那也并不是日光的反映。彗星的光也有类似的问题，我们的结论便是猎户座星云和其他类似者的发光同我们的极光是一类，是由于附近热星的影响。

许多年来，科学家都为星云光谱中的明线所疑惑。这些线中有的确凿无疑地是熟知的氢氦元素，它们中间并无神秘。但星云光谱中还有一些明线是在实验室中从来未见过的。难道能有地球上没有的元素存在于星云中吗？这种元素暂时便叫做“氦”（nebulium），正如同从前为太阳起了的名字一样，因为那元素也是先在太阳光谱中发现后证实于地球的。然而，“氦”并不是一种元素。星云光谱中这种使人疑惑的明线是由寻常的氧氮元素在该处的非常情形中产生的，那种情形却绝不能在实验中复制。因此这奇异的明线问题便算是解决了。”

行星状星云

行星状星云与行星绝无相同之点。这名称是因为在望远镜中它们呈现成椭圆面。它们是很扁的球形星云物质，比行星大出极多，甚至比全太阳系还要大。扁的缘故是它们的自转，这由分光仪就可以单独证明。不错，有的也呈现成真正圆形面。但显然其中的转轴是差不多对着地球的。它们的自转周期要以千万年计。

现在已知的行星状星云有1000多个。它们大概都有同样的大小，看起来大小不同只是因为远近不同。宝瓶座中的螺旋星云NGC 7293大概是最近的一个，看来约比满月的1/3大一点。最远的用望远镜看都不见得能与恒星相区分，不过用分光仪却很容易把它们认出来。

行星状星云面上的明暗不同使它们各有特征。“枭星云”，在大熊座中，是最近的一个因而也是望远镜中最大的一个，得名由于它的两块黑色可以想象为枭的两眼。狐狸座中的“哑铃星云”的椭圆长轴两端黑暗（这倒是常有的情形），因此看起来像哑铃。行星状星云中有一个有点像土星及其光环，光环却几乎以边对着我们。其他的又有一些同中心的环。还有些有厚环，圆面中部便被遮住变黑了。

天琴座中环状星云是用中等望远镜看来最美丽的行星状星云。它位置在天琴座的南部，在蚀变星β及其邻星γ之间，是肉眼和小望远镜看不出来的。用大一些的工具看，它便像一块有些扁的发光小饼。在照片中这道环就现出复杂的细结构，中心还有一颗星。这中央星，一颗非常之蓝的星是行星状星云的特征，差不多没有例外，这显然是它们的光明来源。

图89　天琴座环状星云

至于行星状星云和其他天体间关系，我们现在还没有确切的知识。大概也可假想它们和新星有相类处，新星也和行星状星云一样很强烈地向银河集中。新星在最后阶段时与行星状星云的中央星并无不同，有的新星周围也见到有气体包裹。1918年爆发的天鹰座新星四周就有一层云状壳，这壳层以每日8000万千米的速率膨胀。

暗星云

我们已经知道，星云之发光是倚仗着邻近的星。没有这种星的时候，它们便黯然无光，只因为把更外面的明亮天界遮蔽住，才使我们知道了。正像我们银河系中的明亮星云一样，这些黑暗尘云也强烈集中于银河部分。这是很幸运的布置，因为有天上那道明亮带子衬着，可以很清楚地看出它们来。

银河中最明显的这种“空白地带”是那一大道黑暗裂纹，差不多从北十字开始到南十字终结，把经过全天的银河的1/3隔成两道平行的支流。北十字的北边有一道横过的裂纹很容易看出来。南十字的附近，有一黑块差不多和这十字一样大，其中只见到很少的星。这明亮的星云中的大洞很久以前便得名为“煤袋”，这是古代水手给它起的名。

直到20世纪30年代，大家都认为银河中的暗处是空隙，以为由此看到了外面的黑暗空间。不用说这种解释是难于十分令人满意的。如果星云很厚，这些洞隙便要成为地道了。为什么这些地道要对着地球呢？这就很不容易解释。而且这些地道周围的星群都向各不同的方向运动，何以这些地道却永不见移动呢？叶凯士天文台的巴纳德便是首先认为这些裂纹是黑暗尘云的人之一。

要充分知道暗云的数目之众多与形状之复杂，只要去考察那些不难得到的精美的银河照片就够了。这条光河的全程中都充满得使人迷惑。尤其是在蛇夫座区域中，那儿有一些最惊人的形状陈列着。这种暗云的大多数都在我们的本星系中，离地球只有几千光年。在河外星系中也有，后面的章节中就要说到。

暗星云与亮星云一样是气体与尘埃的大云，它们或许也会含有较大的固体块。彗星与流星群也有相似的结构。的确有人提出意见来，说环绕太阳的这些彗星和流星就是数百万年前太阳系经过一块暗星云时捡来的东西。

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