诗词中的科学 | 牛郎星与织女星真能相会吗

七夕

〔唐〕杜牧

银烛秋光冷画屏，

轻罗小扇扑流萤。

天街夜色凉如水，

卧看牵牛织女星。

相传，农历七月初七是牛郎、织女相见的日子，他们会通过鹊桥进行一年一度的相会。而此刻，皇宫内夜深人静。半明半暗的烛光伴着清冷的月光，让画屏上的图案变得阴森、寒冷。在这如冰冷江水般的夜色里，守夜的宫女无聊寂寞，一会儿挥舞着手中的团扇追逐萤火虫，一会儿倚卧在床榻边望着天上的牛郎星与织女星，不知自己如何摆脱孤老一生的结局。

牛郎织女鹊桥相会

观赏银河系，南、北半球大不同

在英语中，把银河叫作“Milky Way”，意思是奶路，就是由奶铺成的路。在希腊神话故事中，天后赫拉在给孩子喂奶时，奶水喷洒出来，形成了银河。而我国古人认为银河是一条白茫茫的大河，是王母娘娘用发簪画出来的。这是很有趣的文化差异。

其实，银河并不像地上的河流一样是一条长长的玉带，而是一个厚厚的圆盘。在地球上，我们的视线被地球遮挡住，没法看到银河的全貌。就像我们在山谷中，没法看到群山的全貌一样。

如果有机会到南半球，你会发现南半球的银河更壮观。为什么会有南北差异？这是因为地球的自转轴和绕太阳公转的平面之间有个夹角，南半球恰好能够一直对着银河系的中心，而北半球总是对着银河系的边缘。因此，在南半球就能比在北半球看到更多的银河系恒星。

牛郎星与织女星

牛郎星和织女星是银河系里两颗比较明亮的恒星。织女星在夜空中亮度排名第五，是北半球第二明亮的恒星。牛郎星的明亮度排名第十二。古代的人们为什么偏偏挑这两颗星星，为它们编织了美丽的爱情故事呢？

首先，它们离地球不太远，发出的光芒到达地球的比较多，容易被观察到。恒星是像太阳一样能通过核聚变向宇宙四面八方辐射出耀眼光芒的巨大星体。银河系里大约有3 000亿颗恒星。然而，这3 000亿颗恒星离地球太遥远了，它们发出的光芒到达地球的也很少。我们在地球上只能看到一片模糊的云状光带，而无法单独看到全部的恒星。

织女星离地球约25光年，牛郎星距离地球约16.7光年。虽然织女星和牛郎星发出的光芒分别需要经历25个地球年和16.7个地球年才能到达地球，但是和银河系中大多数恒星比起来，到达的光线已经算多的了，以至于人类的肉眼能够分辨出它们各自都是独立的星体。

其次，它们还都在夏天的夜空中出现。而更有缘分的是，牛郎星（天鹰座α星、河鼓二）与天鹰座β星（河鼓一）、天鹰座γ星（河鼓三）的连线正好指向织女星。古代中国人想象这两颗星星为一对“宇宙恋人”，也是有一定的天文学依据的。

天鹰座的矢量插图与基本恒星名称

牛郎星和织女星能相遇吗

在天文学里，两颗恒星的距离动辄以光年论。光是宇宙中跑得最快的，一秒钟可以行进约30 万千米。1 光年就是光走一年的距离。如果把银河系比作一个圆盘，它的直径有10万～ 20万光年，中心厚度可以达到1.2万光年，边缘厚度只有上百光年。

银河系是一个有点儿像风车的棒旋星系，从里向外伸出了4条旋转的“手臂”： 英仙臂、人马—船底臂、矩尺臂和盾牌—半人马臂，中心由一团更明亮的气体、星尘和恒星组成。然而，在光明下隐藏着危险。银河系的中心还有一个巨大的黑洞。正是黑洞产生的巨大引力才让银河系有着足够的“力气”，拉着约3 000亿颗恒星一起旋转，而类似太阳这样的恒星通常还会带着数量不等的行星。所以，银河系的“力气”有多大，真是不可想象。

在巨大的银河系中，地球简直是微不足道，太阳还勉强有资格排个座次。太阳系位于4条旋臂的一条上，如果从银河系中心的黑洞算起，太阳系大约在旋臂的2/3处。我们人类赖以生存的太阳竟然处于银河系如此边缘化的位置，真是让人不得不在仰望星空时，时刻保持谦逊。

牛郎星与织女星之间的距离有16.4光年。两个星球互相发射一束光，都要16.4年后才会接收到。牛郎星和织女星假如要彼此靠近，速度会远远低于光速，怎么可能一年一度地去相会呢？