1.旋涡星河——银河系
有“地球之家”之称的银河系和我们关系密切，是人类最为熟知的宇宙星系。
银河系是地球和太阳所属的一个中型恒星系，因为它的主体部分投影在天球上的亮带被我国称为银河而得名。银河系约有2000多亿个恒星，由于距离太远而无法用肉眼辨认出来，因此看起来就像一条烟雾笼罩着的光带。银河系侧看像一个中心略鼓的大圆盘，整个圆盘的直径约为10万光年，盘内含有大量的星际尘埃和气体云，鼓起处为银心是恒心密集区，因而望去是白茫茫的一片。太阳位于据银河中心2.3万光年处，银河系俯视像一个巨大的旋涡这个旋涡有四个旋臂组成。太阳位于一条叫做猎户臂的旋臂上，距离银河系中心约2.3万光年。
从远处看，银河系像一个体育锻炼用的大铁饼，大铁饼的直径有10万光年，相当于94608万亿千米。中间最厚的部分约12000光年。
银河系呈旋涡状，有4条螺旋状的旋臂从银河系中心均匀对称地延伸出来。银河系中心和4条旋臂都是恒星密集的地方。银河系整体做较差自转，太阳处自转速度约220千米/秒，太阳绕银心运转一周约2.5亿年。它的目视绝对星等为-20.5等，其总质量大约为太阳质量的1万亿倍，大致10倍于银河系全部恒星质量的总和。这是银河系中存在范围远远超出明亮恒星盘的暗物质的强有力证据。
银河系的年龄约为136亿岁，几乎与宇宙一样老。目前科学家的主流观点认为，银河系在宇宙诞生的大爆炸之后不久就诞生了，用这种方法计算出，银河系的年龄大概为145亿岁，上下误差各有20多亿年。而科学界认为宇宙诞生的“大爆炸”大约发生在200亿年前。
为什么银河系看起来像条“流动的河”？
银河系并不是一个单独的、固定的天体，因此，它并不是一直以同样的速度自转，其速度受到引力的影响。在恒星分布稀疏的银河系外部边缘，恒星以及其他的一些物质随较小的引力，缓慢地围绕着银河系运行。在银河系中间的隆起部分，恒星随来自四面八方的引力运行，因此，一般运行的速度又要慢一些。
而处于银河系中心恒星密集地区与银河系边缘之间的天体，受着来自中心的数十亿恒星的引力，它们会以每秒250千米左右的速度在太空中穿梭。所以我们说银河是条“流动的河”。
2.发现之旅——银河系的由来
银河系的发现经历了漫长的过程。意大利科学家伽利略是第一个用望远镜发现银河由恒星组成的人。而后，托马斯·赖特、康德、约翰·朗伯等人认为，银河和全部恒星可能集合成一个巨大的恒星系统。
18世纪后期，威廉·赫歇耳用自制的反射望远镜进行了系统的恒星计数的观测。他计数了117600颗星，绘制了一幅扁而平、轮廓参差、太阳居其中心的银河系结构图。由于他不知道星际消光的存在，再加上作了恒星的光度都相同的简化假设，导致他的结论与事实相差甚远。威廉·赫歇耳死后，其子约翰·赫歇耳把恒星计数工作扩展到南半天，并绘制了全天星图。
1901年，卡普坦用统计视差的方法测定恒星的平均距离，求得银河系的直径为8000秒差距，厚2000秒差距，太阳居中，中心的恒星密集，边缘稀疏。1918年，沙普利提出了太阳不在中心的银河系透镜形模型，这项工作是建立在对造父变星的周光关系的研究的基础上。
20世纪20年代，银河系自转被发现以后，沙普利的银河系模型得到天文界的公认。但沙普利也未考虑星际消光效应，把银河系估计过大。1930年，这一偏差被特朗普勒纠正。
射电天文学诞生后，科学家利用中性氢21厘米谱线勾画出银河系旋涡结构，并发现太阳附近有三条旋臂。并用射电天文方法观测OH、CH、CN等多种星际分子，丰富了银河系的整体结构。
按大爆炸宇宙学假说，银河系是由100多亿年前的大爆炸出现的引力不稳定而逐步形成的。近年，人们还从恒星的形成和演化、元素丰度的变迁、银核的活动及其在演化中的地位等角度去探讨银河系的整体演化过程。20世纪60年代，林家翘等人提出的密度波理论，较好地说明了银河系旋涡结构的维持机制。
3.河汉扫描——银河系的特征和结构
（一）具体特征
银河系是太阳系所在的恒星系统，包括1200亿颗恒星和大量的星团、星云，还有各种类型的星际气体和星际尘埃。它的总质量是太阳质量的1400亿倍。在银河系里大多数的恒星集中在一个扁球状的空间范围内，扁球的形状好像铁饼。扁球体中间突出的部分叫“核球”，半径约为7千光年。核球的中部叫“银核”，四周叫“银盘”。在银盘外面有一个更大的球形，那里星少，密度小，称为“银晕”，直径为7万光年。
银河系是一个旋涡星系，具有旋涡结构，即有一个银心和四个旋臂，旋臂相距4500光年。其各部分的旋转速度和周期，因距银心的远近而不同。太阳距银心约2.3万光年，以250千米/秒的速度绕银心运转，运转的周期约为2.5亿年。
银河系物质约90%集中在恒星内。恒星的种类繁多。按照恒星的物理性质、化学组成、空间分布和运动特征，恒星可以分为5个星族。最年轻的极端星族Ⅰ恒星主要分布在银盘里的旋臂上；最年老的极端星族Ⅱ恒星则主要分布在银晕里。恒星常聚集成团。除了大量的双星外，银河系里已发现了1000多个星团。
银河系里还有气体和尘埃，其含量约占银河系总质量的10%。气体和尘埃的分布不均匀，有的聚集为星云，有的则散布在星际空间。
银河系核心部分，即银心或银核，是一个很特别的地方。它发出很强的射电、红外，X射线和γ射线辐射。据估计其质量可能达到太阳质量的250万倍。
银河系有4条旋臂，分别是人马臂、猎户臂、英仙臂、天鹅臂。太阳位于猎户臂内侧。旋臂主要由星际物质构成。银河系也有自转。太阳系以每秒250千米速度围绕银河中心旋转，旋转一周约2.2亿年。银河系有两个伴星系：大麦哲伦星系和小麦哲伦星系。与银河系相对的称之为河外星系。
一般认为，银河系中的恒星多为双星或聚星。而最新发现证明，银河系的主序星中2/3都是单星。银河系螺旋手臂与之前所观测的结果大相径庭，原先银河系的四个主螺旋手臂，现只剩下两个主螺旋手臂，另外两个手臂处于未成形状态。
在像银河系这样的棒旋星系，主螺旋手臂包含着高密度恒星，能够诞生大量的新恒星，与星系中心的长恒星带清晰地连接在一起。与之比较，未成形螺旋手臂所具有的高气体密度不足以形成恒星。
（二）总体结构
银河系的总体结构是：银河系物质的主要部分组成一个薄薄的圆盘，叫做银盘，银盘中心隆起的近似于球形的部分叫核球。在核球区域恒星高度密集，其中心有一个很小的致密区，称银核。银盘外面是一个范围更大、近于球状分布的系统，其中物质密度比银盘中低得多，叫作银晕。银晕外面还有银冕，它的物质分布大致也呈球形。
银河的盘面估计直径为100000光年，太阳至银河中心的距离大约是26000光年，盘面在中心向外凸起。
银河的中心有巨大的质量和紧密的结构，就像许多典型的星系一样，环绕银河系中心的天体，在轨道上的速度并不由与中心的距离和银河质量的分布来决定。在离开了核心凸起或是在外围，恒星的典型速度是每秒钟210～240千米之间。因此这些恒星绕行银河的周期只与轨道的长度有关，这与太阳系不同，在太阳系，距离不同就有不同的轨道速度对应着。
银河的棒状结构长约27000光年，以44±10度的角度横亘在太阳与银河中心之间，它主要由红色的恒星组成，可能都是年老的恒星。
银河的盘面被一个球状的银晕包围，估计直径在25万至40万光年。由于盘面上的气体和尘埃会吸收部分波长的电磁波，所以银晕的组成结构还不清楚。盘面（特别是旋臂）是恒星诞生的活跃区域，但是银晕中没有这些活动，疏散星团也主要出现在盘面上。
银河中大部分的质量是暗物质，形成的暗银晕估计有6000亿至3兆个太阳质量，以银河为中心被聚集着。
（1）银盘
银河系的银盘是在旋涡星系中，由恒星、尘埃和气体组成的扁平盘。
银盘直径约25千秒差距，厚1～2秒差距，自中心向边缘逐渐变薄。太阳位于银盘内，离银心约8.5千秒差距，在银道面以北约8秒差距处。银盘内有旋臂，这是气体、尘埃和年轻恒星集中的地方。银盘主要由星族Ⅰ天体组成，如G～K型主序星、巨星、新星、行星状星云、天琴RR变星、长周期变星、半规则变星等。
银盘是银河系的主要组成部分，在银河系中可探测到的物质中，有九成都在银盘范围以内。银盘外形如薄透镜，以轴对称形式分布于银心周围，其中心厚度约1万光年，不过这是微微凸起的核球的厚度，银盘本身的厚度只有2000光年，直径近10万光年，可见总体上说银盘非常薄。
除了1000秒差距范围内的银核绕银心作刚体转动外，银盘的其他部分都绕银心作较差转动，即离银心越远转得越慢。银盘中的物质主要以恒星形式存在，占银河系总质量不到10%的星际物质，绝大部分也散布在银盘内。星际物质中，除含有电离氢、分子氢及多种星际分子外，还有10%的星际尘埃，这些直径在1微米左右的固态微粒是造成星际消光的主要原因，它们大都集中在银道面附近。
（2）银心
银心是银河系的中心凸出部分，是一个很亮的球状，直径约为两万光年，厚一万光年。这个区域由高密度的恒星组成，主要是年龄大约在100亿年以上老年的红色恒星。在中心区域存在着一个巨大的黑洞，星系核的活动十分剧烈。
银心在人马座方向。太阳距银心约10千秒差距，位于银道面以北约8秒差距。银心与太阳系之间充斥着大量的星际尘埃，所以在北半球用光学望远镜难以在可见光波段看到银心。
在距银心300秒差距的天区内，有一个绕银心快速旋转的氢气盘，以每秒70～140千米的速度向外膨胀。盘内有平均直径为30秒差距的氢分子云。
在距银心70秒差距处，则有激烈扰动的电离氢区，也以高速向外扩张。银心区有一个大质量致密核，或许是一个黑洞。流入致密核心吸积盘的相对论性电子，在强磁场中加速，于是产生同步加速辐射。
（3）银晕
银晕是银河晕轮弥散在银盘周围的一个球形区域内，其直径约为九万八千光年。这里恒星的密度很低，分布着一些由老年恒星组成的球状星团。在银晕外面还存在着一个巨大的呈球状的射电辐射区，称为银冕，银冕至少延伸到距银心一百千秒差距或三十二万光年远。
综上所述，银河系是一个透镜形的系统，直径约为25千秒差距，厚约为1～2千秒差距。它的主体是银盘，高光度星、银河星团和银河星云组成的旋涡结构叠加在银盘上面。银河系中心是一个大质量核球，长轴长4～5千秒差距，厚4千秒差距。银河系被直径约30千秒差距的银晕笼罩。银晕中最亮的成员是球状星团。银河系的质量为1.4×1011太阳质量，其中恒星约占90%，气体和尘埃组成的星际物质约占10%。
银河系整体做较差自转。太阳在银道面以北约8秒差距处距银心约10千秒差距，以每秒250千米速度绕银心运转，2.5亿年转一周。太阳附近物质（恒星和星际物质）的总密度约为8.8×10-24克/立方厘米。银河系是一个Sb或Sc型旋涡星系，拥有一两千亿颗恒星，为本星系群中除仙女星系外最大的巨星系。它以1010年的时间尺度演化，它的视绝对星等为-20.5等。
你知道关于银河系的神话传说吗？
世界各地有许多创造天地的神话是围绕着银河系发展出来的。很特别的是，在希腊就有两个相似的希腊神话故事在解释银河是怎么来的。
依据希腊神话，银河是赫拉在发现宙斯以欺骗的手法诱使他去喂食年幼的赫尔克里斯因而溅洒在天空中的奶汁。另一种说法则是赫耳墨斯偷偷的将赫尔克里斯带去奥林匹斯山，趁着赫拉沉睡时偷吸她的奶汁，而有一些奶汁被射入天空，于是形成了银河。
有些神话将银河和星座结合在一起，认为成群牛只的乳液将深蓝色的天空染白了。在东亚，人们相信在天空中群星间的雾状带是银色的河流，也就是我们所说的天河。印度人给银河起的名字意思是“天上的恒河”。
在芬兰神话中，银河被称为“鸟的小径”，因为它们注意到候鸟在向南方迁徙时，是靠着银河来指引的；它们也认为银河才是鸟真正的居所。现在，科学家已经证实了这项观测是正确的，候鸟确实在依靠银河来引导，在冬天才能到温暖的南方陆地居住。即使在今天，芬兰语中的银河依然把银河称为“鸟的小径”。
在瑞典，银河系被认为是“冬天之路”，因为在斯堪的纳维亚地区，冬天的银河是一年中最容易被看见的。
古代的亚美尼亚神话称银河系为“麦秆贼之路”，叙述有一位神在偷窃麦秆之后，企图用一辆木制的运货车逃离天堂，但在路途中掉落了一些麦秆。后来，这些掉落的麦秆就变成了银河，但是只有冬天才能看到这些银河，人们为了记念这个小偷的功劳，称银河系为“麦秆贼之路”。