第一節星河璀璨——銀河係
1.旋渦星河——銀河係
有“地球之家”之稱的銀河係和我們關係密切，是人類最為熟知的宇宙星係。
銀河係是地球和太陽所屬的一個中型恒星係，因為它的主體部分投影在天球上的亮帶被我國稱為銀河而得名。銀河係約有2000多億個恒星，由於距離太遠而無法用肉眼辨認出來，因此看起來就像一條煙霧籠罩著的光帶。銀河係側看像一個中心略鼓的大圓盤，整個圓盤的直徑約為10萬光年，盤內含有大量的星際塵埃和氣體雲，鼓起處為銀心是恒心密集區，因而望去是白茫茫的一片。太陽位於據銀河中心2.3萬光年處。銀河係俯視像一個巨大的旋渦，這個旋渦有四個旋臂組成。太陽位於一條叫做獵戶臂的旋臂上，距離銀河係中心約2.3萬光年。
從遠處看，銀河係像一個體育鍛煉用的大鐵餅。大鐵餅的直徑有10萬光年，相當於94608萬億千米，中間最厚的部分約12000光年。
銀河係呈旋渦狀，有4條螺旋狀的旋臂從銀河係中心均勻對稱地延伸出來。銀河係中心和4條旋臂都是恒星密集的地方。銀河係整體做較差自轉，太陽處自轉速度約220千米/秒，太陽繞銀心運轉一周約2.5億年。它的目視絕對星等為-20.5等，其總質量大約為太陽質量的1萬億倍，大到10倍於銀河係全部恒星質量的總和。這是銀河係中存在範圍遠遠超出明亮恒星盤的暗物質的強有力證據。
銀河係的年齡約為136億歲，幾乎與宇宙一樣老。目前科學家的主流觀點認為，銀河係在宇宙誕生的大爆炸之後不久就誕生了。
用這種方法計算出，銀河係的年齡大概為145億歲，上下誤差各有20多億年。而科學界認為宇宙誕生的“大爆炸”大約發生在200億年前。
2.發現之旅——銀河係的由來
銀河係的發現經曆了漫長的過程。意大利科學家伽利略是第一個用望遠鏡發現銀河由恒星組成的人。而後，托馬斯·賴特、康德、約翰·朗伯等人認為，銀河和全部恒星可能集合成一個巨大的恒星係統。
18世紀後期，威廉·赫歇爾用自製的反射望遠鏡進行了係統的恒星計數的觀測。他計數了117600顆星，繪製了一幅扁而平、輪廓參差、太陽居其中心的銀河係結構圖。由於他不知道星際消光的存在，再加上作了恒星的光度都相同的簡化假設，導致他的結論與事實相差甚遠。威廉·赫歇爾死後，其子約翰·赫歇爾把恒星計數工作擴展到南半天，並繪製了全天星圖。
1901年，卡普坦用統計視差的方法測定恒星的平均距離，求得銀河係的直徑為8000秒差距，厚2000秒差距，太陽居中，中心的恒星密集，邊緣稀疏。1918年，沙普利提出了太陽不在中心的銀河係透鏡形模型。這項工作是建立在對造父變星的周光關係的研究的基礎上。
20世紀20年代，銀河係自轉被發現以後，沙普利的銀河係模型得到天文界的公認。但沙普利也未考慮星際消光效應，把銀河係估計過大。1930年，這一偏差被特朗普勒糾正。
射電天文學誕生後，科學家利用中性氫21厘米譜線勾畫出銀河係旋渦結構，並發現太陽附近有三條旋臂。並用射電天文方法觀測OH、CH、CN等多種星際分子，豐富了銀河係的整體結構。
按大爆炸宇宙學假說，銀河係是由100多億年前的大爆炸出現的引力不穩定而逐步形成的。近年，人們還從恒星的形成和演化、元素豐度的變遷、銀核的活動及其在演化中的地位等角度去探討銀河係的整體演化過程。20世紀60年代，林家翹等人提出的密度波理論，較好地說明了銀河係旋渦結構的維持機製。
3.河漢掃描——銀河係的特征和結構
（1）具體特征
銀河係是太陽係所在的恒星係統，包括1200億顆恒星和大量的星團、星雲，還有各種類型的星際氣體和星際塵埃。它的總質量是太陽質量的1400億倍。在銀河係裏大多數的恒星集中在一個扁球狀的空間範圍內，扁球的形狀好像鐵餅。扁球體中間突出的部分叫“核球”，半徑約為7000光年。核球的中部叫“銀核”，四周叫“銀盤”。