银河系是太阳系所在的恒星系统，包括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。恒星是构成银河系的主要天体，仔细分析恒星的位置和距离，得出各类恒星在银河系空间里的分布情况，可以描绘出银河系的结构；仔细分析各类恒星在空间里的运动情况，还可以看出银河系作为一个整体的运动。在晴朗无月的夜晚，可以在恒星背景上看到一条银河。用望远镜看银河，可以看出它是由无数恒星聚在一起形成的。银河的存在表明，银河系的大部分恒星集中在一个扁圆的盘形空间里。如果我们能够从银河系外很远的地方来看银河系，那么，银河系看起来将和我们今天在望远镜里所看到的河外星系NGG一样。当然，这要求我们在银河系外所处的地方是在银河系的对称面（称为银道面）上，这时我们看到的是银河系的侧影。如果我们所处的地方不是在银道面上，而是视线和银道面成六七十度的倾角，那么，我们看到的银河系将和仙女座大星云（即M31）一样。仙女座大星云是离银河系最近的河外星系之一，和银河系差不多一样大，结构也很相似。
多年来，经过许多天文工作者的反复研究，现在已经确定银河系的结构大致包括银盘、银晕、银核和旋臂几个部分。银盘直径约10万光年，厚度平均光年。银盘的中部最厚，达1万光年左右；边缘较薄，太阳所在处厚度约为光年。太阳离银河系中心约光年，离银盘边缘光年，所以是比较靠近边缘的。太阳很靠近银河系的对称面，在对称面之北离对称面只有26光年。
银晕是一个以银河系中心为中心的大致球状部分，在其内恒星的空间密度（每单位体积内的恒星数）比银盘里小得多。事实上，银晕里恒星的空间密度是向外逐渐减小的，所以不容易定出银晕的边界。银晕的直径在10万光年以上。银河系的中心是在人马座方向，银河经过人马座和天蝎座的部分最亮，恒星最多。在银河系中心部分，恒星的空间密度最大，形成了一个大致球状的核球，银核就在核球的中心，银核为扁球形，赤道半径约30光年，极半径约20光年。银核中心处又有一个更小的核中之核，称为内核心，半径只有1光年左右。在银核周围有一个又膨胀又旋转的环，其外径约光年，宽约光年；膨胀速度千米/秒，旋转速度50千米/秒。银核发出一种同步加速辐射，在无线电波段、红外波段和γ射线波段都观测到了这种辐射。在银核周围还观测到好几个发出热致辐射的射电源，它们很可能是主要由电离氢原子即质子所组成的电离气体云，而且很可能是从银核抛射出来的。
银河系有2条（1对）或许更多的旋臂。用光学方法可以在太阳之外（离银河系中心——银心——比太阳更远）观测到2段旋臂。其中一段相当大一部分在猎户座，称为猎户臂；另一段相当大一部分在英仙座，称为英仙臂。用射电天文方法还可以观测到旋臂的更多部分。旋臂是星系的重要特征，它的起源一直到今天仍然是还未解决的问题。银河系里的恒星分为2类：星族Ⅰ和星族Ⅱ。星族Ⅰ又分为3个星族：极端星族Ⅰ，包括O型和B型星、超巨星、造父变星、金牛T型变星，以及银河星团；中介星族Ⅰ，包括A型星和有发射线的M型矮星；盘星族，包括G，K，M型主序星和行星状星云。星族Ⅱ也分为2个星族：中介星族Ⅱ，包括刍藁型变星，等等；极湍星族Ⅱ，也称为晕星族，包括天琴RR型变星、亚矮星和球状星团。银盘里主要是星族Ⅰ的恒星，这其中，极端星族Ⅰ的恒星绝大部分在旋臂里。银晕里只有星族Ⅱ的恒星，在银盘的中心部分也有星族Ⅱ的恒星。更准确些说，星族Ⅱ恒星在银河系里作球状分布，它们在银河系中心部分空间密度最大，越往外密度越小。盘星族和中介星族Ⅰ恒星作盘状分布。极端星族Ⅰ则主要在旋臂里。星族Ⅱ恒星的总质量占银河系质量的20％，盘星族和中介星族I占70％，极端星族I占10％。银河系里的星际气体和星际尘埃也基本上都在银盘里，而且集中在银道面近旁，厚度只有光年左右。气体平均密度为2×10－24克/厘米3，大部分聚成星际云。
对大量观测资料进行的分析表明，整个银河系在自转着，但自转速度在离银心不同距离处不一样，对各个星族也不一样。在银河系中心部分，恒星密集，各点都具有同一个转动角速度，线速度和离中心的距离成正比。离开中心往外，自转速度的增加很慢，到离中心约2光年处，自转速度达到最大值，以后又减小。太阳所在处的自转速度是千米/秒，太阳在大致正圆的轨道上绕银心转一周需要2．5亿年。在太阳外面，自转速度缓慢地减小。以上所说的是对各星族和各类恒星平均而言的转动情况。事实上，各星族的转动情况相差很多。星族Ⅰ恒星是在接近于正圆的椭圆轨道上绕银心转动，轨道面对银道面的倾角较小。
星族Ⅱ恒星则在偏心率很大的椭圆轨道上绕银心转动，而且轨道面倾角很大，所以它们有时走到银心附近，有时走到离银心很远的地方。星族Ⅱ的这种运动情况，说明了星族Ⅱ恒星的球状分布，也是银河系中心部分星族Ⅱ恒星最多的一个原因。就公转情况来说，星族Ⅰ恒星就好比太阳系里的行星，而星族Ⅱ恒星好比彗星。除了绕银心公转以外，由于彼此间的万有引力相互作用和形成时出现的一些原因，恒星彼此间也作相对运动，就像一个气团里的分子那样。相对于邻近的恒星，太阳以19．5千米/秒的速度朝武仙座里一点运动着。
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