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purple nebula and cosmic dust in star field

Posted by jonathansialreug on 2018-05-13 14:38:09

Tagged: , IFTTT , iOS , Photos , Backdrop , Astronomy , Textured , Big Bang , Bunch , Heaven , Abstract , Constellation , Milky Way , Planetarium , Dust , Exploding , Computer Graphic , Backgrounds , Infinity , Origins , Futuristic , Exploration , Mystery , Order , Star Shape , Dark , Multi Colored , Purple , Blue , Black Color , Deep , Science , Nature , Night , Light – Natural Phenomenon , Natural Gas , Field , Galaxy , Star – Space , Nebula , Planet – Space , Space , Cloud – Sky , Sun , Sky , Astronomy Telescope , Plasma , Astrology

*my heavenly place i call home *

*my  heavenly place i call home *

* wishing u a heavenly day *….tks 4 flying by & soo 2 catch up..
^i^

"We were taught to believe that the Great Spirit sees and hears everything, and that He never forgets, that hereafter He will give every man a spirit-home according to his deserts: If he has been a good man, he will have a good home; if he has been a bad man, he will have a bad home." –Chief Joseph, NEZ PERCE

I cannot hide my true spirit and intent from the Creator. He created a
system of justice. This system of justice says we will get back whatever we plant. If we plant good then good returns – if we plant bad, then we will suffer the consequences. Whatever we think about another person, the same things are thought about us. Whatever we send out is sent back. Man cannot alter this system of justice. It doesn’t matter what we say or do. What really matters is what we really, really did. Oh Great Spirit, guide me today to do good, to have good thoughts. Let me remember the things I do are to honor Your way of life.

* You Get What You Give * ~ song lyrics by New Radicals
www.youtube.com/watch?v=91WgM6dNLTE

Wake up kids
We’ve got the dreamers disease
Age 14 we got you down on your knees
So polite, you’re busy still saying please
Fri – enemies, who when you’re down ain’t your friend
Every night we smash their Mercedes – Benz
First we run and then we laugh till we cry
But when the night is falling
And you cannot find the light
If you feel your dream is dying
Hold tight
You’ve got the music in you
Don’t let go
You’ve got the music in you
One dance left
This world is gonna pull through
Don’t give up
You’ve got a reason to live
Can’t forget you only get what you give
Four a. m. we ran a miracle mile
Were flat broke but hey we do it in style
The bad rich
God’s flying in for your trial

This whole damn world can fall apart
You’ll be ok follow your heart
You’re in harms way
I’m right behind
Now say youre mine

Fly high
What’s real can’t die
You only get what you give
Just dont be afraid to leave
Health insurance rip off lying FDA big bankers buying
Fake computer crashes dining
Cloning while they’re multiplying
Fashion mag shoots
With the aid of 8 dust brothers Beck, Hanson
Courtney Love and Marilyn Manson
You’re all fakes
Run to your mansions
Come around
We’ll kick your ass in!
Don’t let go
One dance left

Championed by a soulless media misleading
People unaware they’re bleeding
No one with a brain is believing
It’s so sad you lost the meaning
Never knew it anyway
Human natures so predictable
I’m a fool to do your dirty work whoa, whoa

Posted by ^i^heavensdarkangel2 on 2009-07-20 20:07:40

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Crash Dom Bang

Crash Dom Bang

Ein Blitz ist in der Natur eine Funkenentladung oder ein kurzzeitiger Lichtbogen zwischen Wolken oder zwischen Wolken und der Erde. In aller Regel tritt ein Blitz während eines Gewitters infolge einer elektrostatischen Aufladung der wolkenbildenden Wassertröpfchen oder der Regentropfen auf. Er wird dabei vom Donner begleitet und gehört zu den Elektrometeoren. Dabei werden elektrische Ladungen (Elektronen oder Gas-Ionen) ausgetauscht, d. h. es fließen elektrische Ströme. Blitze können auch, je nach Polarität der elektrostatischen Aufladung, von der Erde ausgehen.

Künstlich im Labor mit Hochspannungsimpulsen erzeugte Blitze dienen deren Studium oder der Überprüfung von Einrichtungen des Stromnetzes hinsichtlich der Effekte von Blitzeinschlägen und der Wirksamkeit von Schutzmaßnahmen.

Eine Blitzentladung ist deutlich komplexer als eine reine Funkenentladung. Die der natürlichen Blitzentstehung zugrunde liegenden physikalischen Gesetzmäßigkeiten sind bis heute nicht abschließend erforscht.
Benjamin Franklin bewies am 15. Juni 1752 die Hypothese, dass bei Gewittern eine elektrische Spannung zwischen Wolken und der Erde besteht, indem er einen Drachen in aufziehende Gewitterwolken aufsteigen ließ und so eine Funkenentladung auslöste. Dies war der Beginn der neuzeitlichen Blitzforschung. Bis heute sind allerdings nicht alle Erscheinungsformen von Blitzen sowie die damit verbundenen Effekte umfassend und unumstritten wissenschaftlich erklärt, insbesondere wie die Ladungsunterschiede entstehen, die zum Blitz führen.

Heutzutage haben sich verschiedene Verfahren zur Untersuchung von Blitzen etabliert, die auch darauf achten, das Risiko für die Forscher möglichst gering zu halten (im Gegensatz zur Methode Franklins). Häufig werden Raketen abgeschossen, die einen metallischen Draht hinter sich herziehen (Blitztriggerung). Der Blitz gelangt durch den Draht zur Messstation, wo er analysiert werden kann. Andere Verfahren stützen sich auf Wetterballons oder Messungen durch Flugzeuge.

Lange Zeit war das Forschungsinteresse an natürlichen Blitzen gering, da man glaubte, sie wie Funkenentladungen behandeln zu können, wie sie ohne Weiteres im Labor erzeugt werden können. Erst seit Ende der 1990er-Jahre hat sich dies geändert, da Ungereimtheiten auftraten, die durch das einfache Modell nicht erklärt werden konnten. Es stellte sich als unmöglich heraus, mit den heutigen Mitteln Blitze zur Energiegewinnung auszunutzen.

Einige der jüngsten Forschungsprojekte sind:

In Österreich läuft auf dem Salzburger Sender Gaisberg ein Blitzforschungsprojekt von ALDIS. Es werden dabei direkte Blitzeinschläge in den Senderturm ausgewertet und unter anderem der Blitzstromverlauf messtechnisch erfasst.
In Brasilien untersucht das DLR-Forschungsflugzeug Falcon die Entstehung von Stickoxiden durch Blitze in tropischen Gewittern.
Im Jahre 2001 konnte nachgewiesen werden, dass Blitze auch Röntgen- und Gammastrahlung aussenden. Diese Ergebnisse wurden in den folgenden Jahren vielfach bestätigt, besonders durch den Nachweis von Gammastrahlung aus Gewitterzonen durch den NASA-Forschungssatelliten RHESSI.
Im Blitzkanal können auch Kernfusionsreaktionen stattfinden, wie durch Messungen einer russischen Forschungsgruppe nahe Moskau festgestellt wurde, wobei der während der Entladung auftretende Neutronenfluss einige Hundertfache des natürlichen Neutronenflusses (zirka 50 pro cm² und Stunde) betragen kann.
Am häufigsten beobachtet man Blitze zwischen speziellen Wolkentypen wie Cumulonimbus und Erde, in den Tropen fast täglich, in gemäßigten Breiten vorwiegend während der Sommermonate. Sehr zahlreiche Blitze werden auch bei Vulkanausbrüchen[3] beobachtet, bei denen aufsteigende Feuchtigkeit wohl nicht als Ursache in Frage kommt. In beiden Fällen konnte bisher nicht lückenlos aufgeklärt werden, wodurch es zu der gewaltigen Ladungstrennung kommt, die vorher stattgefunden haben muss. Rätselhaft ist der offensichtliche Unterschied zu Laborexperimenten mit Gasen, wo es wegen der guten Beweglichkeit der Moleküle schwierig ist, Ladungstrennung ohne metallische Leiter und Isolatoren zu erzeugen und längere Zeit aufrechtzuerhalten.

Entstehung elektrischer Ladung in einer Gewitterwolke
Grundvoraussetzung für die Entstehung von Blitzen ist die Ladungstrennung. Nach heutigem Wissensstand können eine Reihe von Mechanismen innerhalb der Gewitterwolken dazu beitragen. Man unterscheidet dabei zwischen Aufladungsmechanismen, die mit Influenz und ohne Influenz wirken können, wobei letztere die weitaus wichtigere Kategorie darstellen.

Grundvoraussetzung für die Trennung von elektrischer Ladung ist die Reibung durch kräftige Aufwinde innerhalb einer Cumulonimbuswolke, die 5–20 m/s und mehr[4] erreichen können. In der Wolke kondensiert übersättigter Wasserdampf zu kleinen, aber ständig wachsenden Wassertröpfchen. Die Kondensation setzt Wärme frei. Dadurch bekommt die Luft eine höhere Temperatur als sie in gleicher Höhe ohne Kondensation hätte. Dies erhöht ihren Auftrieb im Vergleich zur Luft außerhalb der Wolke. Der Aufstieg beschleunigt sich. Beim Aufstieg kühlt sich die Luft durch den mit der Höhe sinkenden Druck adiabatisch ab, was die Kondensation verstärkt und den Aufstieg weiter beschleunigt. In einigen Kilometern Höhe wird die Nullgradgrenze unterschritten und die Wassertropfen gefrieren zu Eispartikeln, die durch Resublimation weiter anwachsen. Mit der Zeit werden die Graupelteilchen schwer genug, dass sie entgegen der Richtung der Aufwinde zum Erdboden fallen.

Vermutlich kollidieren in diesem Stadium kleinere, noch leichte Eiskristalle mit den Graupelteilchen und geben dabei Elektronen an die Graupelteilchen ab. Diese nehmen eine negative Ladung an und sinken so geladen weiter in den unteren Teil der Wolke. Die leichten, jetzt positiv geladenen Eiskristalle werden von den Aufwinden weiter nach oben getragen. Bei ausreichend hoher Steiggeschwindigkeit kommt es zu einer Ladungstrennung und es entstehen beachtliche Raumladungen.[5] In der Tropical Rainfall Measurement Mission (TRMM) wurde festgestellt, dass die Stärke der Raumladungen direkt vom Eisgehalt der Wolke abhängt. Das bedeutet eine starke Korrelation zwischen der Eismenge in einer Wolke und der Blitzhäufigkeit.[6]

In Wolkenbereichen mit hohem Graupelanteil werden Luftmassen durch die nach unten fallenden Graupelteilchen mit nach unten gerissen und es entstehen Abwindkanäle in der Gewitterwolke. In ihnen gelangen die negativ geladenen Graupelteilchen zunächst in den unteren Teil der Wolke. Der nun negativ geladene untere Teil der Wolke bewirkt nun durch Influenz, dass sich der unter der Wolke befindliche Erdboden positiv auflädt, es kommt zur klassischen Ladungsverteilung in einer Gewitterwolke. Hinzu kommt, dass im unteren Teil der Gewitterwolke die Graupelteilchen wieder schmelzen und sich dabei wieder positiv aufladen. Die gängige Erklärung lautet, dass sich beim Anwachsen des Graupelteilchens in der Höhe Lufteinschlüsse bilden, die beim späteren Auftauen den Wassertropfen verlassen und dabei an der Oberfläche befindliche negative Ladung mit sich nehmen. Auf diese Weise wird der unter der Wolke ausfallende Niederschlag elektrisch neutral oder – wie man beobachtet hat – sogar positiv geladen, während die negative Ladung im unteren Teil der Wolke verbleibt.[7] Die teilweise extrem starken Turbulenzen innerhalb von Gewitterwolken erlauben kaum eine experimentelle Überprüfung all dieser Vermutungen.

Man kann sich weitere Prozesse vorstellen, welche diese Ladungsverteilung unterstützen: Die durch Resublimation anwachsenden Graupelteilchen können sich positiv aufladen und diese ihre Ladung bei Kollisionen an leichtere Eiskristalle abgeben, bevor oder während sie in Richtung Erdboden fallen. Der umgekehrte Effekt, also die negative Aufladung von sublimierendem Eis, käme dann in den Abwindkanälen zum Tragen.[7]

In der bereits geladenen Gewitterwolke können weitere Ladungstrennungsmechanismen hinzukommen: Der Nobelpreisträger Charles Thomson Rees Wilson schlug im Jahre 1929 vor, dass die durch die Anwesenheit der Raumladung dipol-artig vorgeladenen und entsprechend (trotz hoher Turbulenz!) ausgerichteten Niederschlagspartikel in der Luft befindliche Ionen je nach Polarität entweder eingefangen oder abgestoßen werden können, unabhängig, ob diese gefroren oder flüssig sind.

In der Praxis kann man mit Elektrofeldmetern messen, dass die oben dargestellte Ladungsverteilung im Gewitter häufig zutrifft, dass es aber auch abhängig von der Art des Gewitters (Frontengewitter, Wärmegewitter) und des Reifestadiums starke Abweichungen geben kann, wie zum Beispiel weit in den unteren Teil der Wolke reichende positive Raumladungen, negative Areale am Boden oder positive Wolkenuntergrenze im Spätstadium eines Gewitters. Eine Klärung aller Zusammenhänge steht bis heute aus.
Ein Blitz ist ein Potentialausgleich innerhalb der Wolke (Wolkenblitz) oder zwischen dem Erdboden und dem unteren Teil der Wolke (Erdblitz). Für Blitze zwischen der Wolke und der Erde muss der Potentialunterschied (die Spannung) einige zehn Millionen Volt betragen. In Luft kommt es erst zu einer elektrischen Funkenentladung bei einer elektrischen Feldstärke von ca. drei Millionen Volt pro Meter (der so genannten Durchbruchfeldstärke); dieser Wert sinkt jedoch stark mit zunehmender Luftfeuchtigkeit. Allerdings wurden solche Feldstärken in einer Gewitterwolke noch nie gemessen. Messungen ergeben nur extrem selten Feldstärken von über 200.000 V/m, was deutlich unter dem Wert für den Durchbruch liegt. Daher wird heute davon ausgegangen, dass die Luft zuerst durch Ionisation leitfähig gemacht werden muss, damit es zu einer Blitzentladung kommen kann.

Entstehung eines Blitzkanals durch Ionisation: Leitblitz, Fangentladung und Hauptblitz
Einige Forscher, als erster Wilson im Jahre 1925, gehen davon aus, dass durch kosmische Strahlung angeregte Elektronen den Anfang einer Blitzentstehung bilden. Trifft ein solches Elektron auf ein Luftmolekül einer Gewitterwolke, so werden weitere hochenergetische Elektronen freigesetzt. Es kommt zu einer Kettenreaktion, in deren Folge eine Elektronenlawine entsteht (Runaway-Elektronen genannt, der genaue Mechanismus findet sich im Artikel Runaway-Breakdown erklärt).

Einer Blitzentladung geht eine Serie von Vorentladungen voraus, die gegen die Erdoberfläche gerichtet sind. Dabei wird ein Blitzkanal (Leitblitz) geschaffen, d. h. ein elektrisch leitender Kanal wird durch Stoßionisation der Luftmoleküle durch die Runaway-Elektronen gebildet. Der ionisierte Blitzkanal baut sich stufenweise auf (daher engl. stepped leader), bis er zwischen Erdoberfläche und Wolke hergestellt ist. Die Vorentladungen sind zwar zum Erdboden hin gerichtet, variieren aber innerhalb weniger Meter leicht ihre Richtung und können sich stellenweise aufspalten. Dadurch kommen die Zick-Zack-Form und die Verästelungen des Blitzes zustande. Der Leitblitz emittiert – wie neue Forschungen zeigen – auch Röntgenstrahlung mit einer Energie von 250.000 Elektronenvolt (siehe hierzu die Literaturhinweise). Forscher der Universität Florida haben 2004 nachgewiesen, dass die gemessenen Ausbrüche von Röntgenstrahlen zusammen mit der Bildung der einzelnen Stufen des Leitblitzes auftreten. Dabei nimmt die Intensität der Strahlung mit der Anzahl der Stufen zu, je länger also der Blitzkanal wird. Während der Hauptentladungen wurden keine Röntgenstrahlen gemessen. Noch ist nicht bekannt, wodurch die Elektronen im Leitblitz so stark beschleunigt werden. Der Vorgang des Runaway-Breakdown allein reicht für die gemessene Strahlung nicht aus (siehe dazu auch in den Weblinks).

Kurz bevor die Vorentladungen den Erdboden erreichen, gehen vom Boden eine oder mehrere Fangentladungen aus, welche bläulich und sehr lichtschwach sind. Eine Fangentladung tritt meistens bei spitzen Gegenständen (wie Bäumen, Masten oder Kirchtürmen) aus, welche sich in ihrer Höhe von der Umgebung abheben. Meist – aber nicht immer – trifft eine der Fangentladungen mit den Vorentladungen zusammen und bildet einen geschlossenen Blitzkanal zwischen Wolke und Erdboden. Der Blitzkanal weist maximal 12 mm im Durchmesser auf. Durch diesen Kanal erfolgt dann die Hauptentladung, welche sehr hell ist und als eigentlicher Blitz wahrgenommen wird. Das Leuchten des Blitzes wird durch die Bildung von Plasma verursacht.
Im Durchschnitt bilden vier bis fünf Hauptentladungen einen Blitz. Die Vorentladungen benötigen zusammengenommen etwa 0,01 Sekunden, die Hauptentladung dauert nur 30 µs (0,00003 s). Nach einer Erholungspause zwischen 0,03 s und 0,05 s erfolgt eine neue Entladung. Es wurden schon bis zu 42 aufeinander folgende Entladungen beobachtet. Dadurch kommt das Flackern eines Blitzes zustande.

Die Stromstärke einer Hauptentladung beträgt im Durchschnitt etwa 20.000 Ampere, wodurch ein starkes Magnetfeld den Blitzkanal umgibt. Die Kombination aus Strom und Magnetfeld bewirkt eine Kompression des leitfähigen Plasmakanals (Pinch-Effekt), der einen Durchmesser von nur wenigen Zentimetern besitzt.

Meistens fließt die negative Ladung von der Wolkenunterseite zum Boden, man spricht vom Negativblitz. In seltenen Fällen wird positive Ladung der Erdoberfläche zugeführt (Positivblitz). Meistens handelt es sich hierbei um eine besonders intensive Entladung, deren Hauptentladung auch deutlich länger anhält als beim Negativblitz. Der Positivblitz besteht in aller Regel auch nur aus einer Hauptentladung. Die Stromstärke einer Hauptentladung bei Positivblitzen wird mit bis zu 300.000 Ampere angegeben. Sie sind daher weitaus gefährlicher als Negativblitze, machen allerdings nur etwa 5 % aller Erdblitze aus. Positivblitze entstammen oft dem oberen, positiv geladenen Teil der Gewitterwolke oder dem Wolkenschirm. Sie können auch aus der Wolke austreten und durch den wolkenfreien Raum ihren Weg zu einem Einschlagsziel am Boden nehmen. Die Einschlagstelle kann dabei durchaus einige Kilometer von der Gewitterzelle entfernt liegen. Positivblitze treten auch in den rückwärtigen, stratiformen Bereichen des Gewitters sowie in deren Auflösungsphase auf. Außerdem haben Wintergewitter, in denen der Niederschlag in gefrorener Form fällt, einen hohen Positivblitzanteil.[8]

Die Anstiegsgeschwindigkeit eines Blitzstroms beträgt durchschnittlich 7000 Ampere pro Mikrosekunde. Demzufolge steigt auch die Stärke des dazugehörigen Magnetfelds entsprechend an. Dadurch ist ein Blitz in der Lage, selbst in mehreren Kilometern Entfernung erhebliche elektrische Spannungen zu induzieren.

Anschließend zum Hauptblitz kann durch den ionisierten Blitzkanal ein Ladungsausgleich erfolgen, der 10 bis einige 100 ms anhält. Dabei fließt ein annähernd konstanter Strom von 10 bis 1000 A. Dieser Langzeitstrom tritt häufig nach positiven Blitzen auf und wird auch als „Stromschwanz“ bezeichnet.

Die durchschnittliche Länge eines Erdblitzes (Negativblitz) beträgt in mittleren Breiten 1 bis 2 km, in den Tropen aufgrund der höheren Luftfeuchtigkeit 2 bis 3 km. Positivblitze reichen nicht selten von den oberen Regionen der Gewitterwolke bis zum Erdboden und kommen daher auf Längen von deutlich über 10 km. Ein Wolkenblitz ist ca. fünf bis sieben Kilometer lang.

Entstehung des Donners
→ Hauptartikel: Donner
Im Blitzkanal wird die Luft schlagartig auf bis zu 30.000 °C erhitzt. Das den Blitzkanal schlauchförmig umhüllende Magnetfeld verhindert dabei die Ausdehnung der ionisierten und damit magnetisch beeinflussbaren Luftmoleküle. Die Folge ist ein extrem hoher Druck. Mit dem Ende des Leitblitzes und damit des Stroms bricht auch das Magnetfeld zusammen und die heiße Luft dehnt sich explosionsartig aus, wodurch der Knall des Donners hervorgerufen wird. Das Grollen des Donners kommt durch Echo-Effekte, durch unterschiedliche Distanzen zum Blitzkanal und durch Dispersion (Abhängigkeit der Schallausbreitung von der Wellenlänge) zustande. Der Blitz selbst erreicht etwa ein Zehntel bis ein Drittel der Lichtgeschwindigkeit, wobei die für das Auge nicht wahrnehmbare Vorentladung (Leitblitz) nur mit einem Tausendstel der Lichtgeschwindigkeit verläuft, also mit 300 Kilometer pro Sekunde. Blitzentladungen innerhalb der Wolke werden gewöhnlich von einem länger anhaltenden und weniger scharf polternden Geräusch begleitet. Dies hängt zum einen mit der gewöhnlich größeren Distanz zusammen, ist aber vor allem auf die verschiedene Orientierung und Struktur von Erdblitz und Wolkenblitz zurückzuführen.

An der Stelle, wo der Blitz in den Boden geht (oder aus ihm heraus) bildet sich ein starkes Spannungsfeld (hohes Potential), das von der Stelle des Einschlags nach außen hin kreisförmig abnimmt und sich in das Erdreich kegelförmig spitz fortsetzt, daher der Name. Fläche, Tiefe und Potential des Kegels sind z. B. abhängig von der Stärke des Blitzes, der Bodenbeschaffenheit und Feuchtigkeit. Im Zentrum des Kegels kann es zu Gesteinsaufschmelzung kommen. Es entsteht dann ein Fulgurit.

Mit „Blitzschlag“ ist nicht nur der direkte Treffer gemeint, sondern auch Schädigungen durch den Spannungskegel. Steht z. B. ein Blitzopfer mit beiden Beinen auf dem Boden, befindet sich jedes Bein auf einem etwas anderen Potential. Die Potentialdifferenz im Körper, die sogenannte Schrittspannung, führt zu Schäden an Organen. Diese sind nicht tödlich, falls die Differenz gering ist, z. B. wenn das Opfer im Moment des Einschlags beide Füße dicht nebeneinander hat und die Spannungsdifferenz minimiert ist. Bei jemandem, der mit Kopf oder Füßen in Richtung Einschlagstelle liegt, ist die Spannungsdifferenz u. U. aber sehr groß. Dann kann auch ein Einschlag, der weiter entfernt ist, zu schweren Schäden führen. Aus diesem Grund sind vierbeinige Tiere (Kühe auf der Weide) besonders gefährdet. Stärke und Form des Spannungskegels sind in der Regel nicht vorhersehbar.

Linienblitz
Ein Linienblitz hat keine Verzweigungen. Er sucht sich jedoch nicht immer den direkten Weg zum Erdboden, sondern kann auch Bögen beschreiben, die aus einer bestimmten Perspektive als Knoten und kreisförmige Verschlingungen gesehen werden können. Der Linienblitz ist häufiger zu sehen als andere Blitze.

Flächenblitz
Ein Flächenblitz zeigt zahlreiche Verzweigungen vom Hauptblitzkanal.

Perlschnurblitz
Der Perlschnurblitz ist eine Blitzart, bei der der Blitz nicht durch einen zusammenhängenden Blitzkanal gekennzeichnet ist, sondern in einzelne, meistens nur wenige Meter lange Segmente zerfällt. Diese einzelnen Segmente leuchten heller und meistens auch etwas länger als ein „normaler“ Linienblitz. Von weitem betrachtet sehen die kurzen, leuchtenden Segmente des Blitzes wie eine Perlenschnur aus.

Perlschnurblitze sind wie Kugelblitze sehr seltene Blitzphänomene. In Laboren ist es bereits gelungen, Perlschnurblitze künstlich zu erzeugen. Dennoch hat man ihre Bildung noch nicht restlos verstanden: Als Ursache könnten Instabilitäten im Plasma des Blitzkanals in Frage kommen.

Kugelblitz
Kugelblitze können angeblich durch Mauern und Ritzen dringen, Treppen steigen oder sich im Sturm langsam gegen die Windrichtung bewegen. Dafür gibt es keine physikalische Grundlage.

Wetterleuchten
Unter Wetterleuchten (mittelhochdeutsch weterleichen zu „weter“ (Wetter) + „leichen“ (tanzen, hüpfen), nicht verwandt mit leuchten, wie oft angenommen) wird meistens der Widerschein von Blitzen verstanden, wenn man die Blitze selbst nicht sieht. Es kann bei einem weit entfernten Gewitter oder bei Blitzen, die sich innerhalb von Wolken entladen, entstehen. Den Donner hört man wegen der großen Distanzen meistens nicht oder nur schwach.

Elmsfeuer
→ Hauptartikel: Elmsfeuer
Ein Elmsfeuer ist eine Funkenentladung gegen die umgebende Luft. Technisch betrachtet ist sie eine Vorentladung aufgrund großer Feldstärke. Sie tritt meistens an hohen Gegenständen wie Antennenmasten, Schiffsmasten, Flugzeugen (beim Fliegen in Gewitternähe oder einer mit Aschepartikeln durchtränkten Luftschicht) oder Gipfelkreuzen auf. Elmsfeuer können eine Blitzentladung einleiten. Bergsteiger berichten oft, dass diese sog. Spitzenentladung auch am Pickel auftritt, den man daher bei Gewittern nicht in der Hand tragen soll.

Positiver Blitz
Ein positiver Blitz ist ein Blitz, bei dem die Blitzentladung aus dem oberen, positiv geladenen Teil der Wolke zum Boden erfolgt. Diese Blitze sind um einiges stärker als negative Blitze und können kilometerweit vom eigentlichen Gewitter entfernt einschlagen. Zusätzlich leuchten sie auch länger als ein negativer Blitz und können einen weit größeren Schaden anrichten. Der Donner ist durch den länger anhaltenden Potentialausgleich lauter, einem Knall ähnlich und wird von einem niederfrequenten Poltern begleitet.

Entfernungsabschätzung über das Zeitintervall zum Donner
Um bei einem Gewitter ohne Messmittel eine ungefähre Entfernungsangabe zu erhalten, kann die Zeit zwischen Blitz und Donner gemessen (gezählt) werden. Dabei wird die Laufzeit des Lichtes als geringfügig vernachlässigt. Diese Zeit in Sekunden, multipliziert mit der Schallgeschwindigkeit (343 m/s), ergibt die Entfernung in Metern. Annäherungsweise kann auch die Zeit in Sekunden geteilt durch drei für die ungefähre Entfernung in Kilometern gerechnet werden. Zur Bestimmung des Donnerzeitpunktes ist dabei stets das erste wahrnehmbare Schallsignal zu verwenden, welches vom Blitz auf kürzestem Weg zum Beobachter gelangt, und somit die Entfernung zu diesem Abschnitt des Blitzkanals relativ genau wiedergibt. Je nach Art des Blitzes ist dieser Blitzkanalabschnitt im Allgemeinen entweder der am nächsten zum Beobachter liegende Teil eines Wolkenblitzes, oder der etwas oberhalb des Bodens liegende eines Bodenblitzes. Die Schallsignale von weiter entfernten Abschnitten des Blitzkanals bilden zusammen mit durch Reflexionen und Beugungen verzögerten Bestandteilen das Donnergrollen, welches wesentlich lauter als das Primärereignis sein kann.

Blitze richten in Deutschland jährlich Schäden in Höhe von mehreren Millionen Euro an. Durch Blitzeinschlag können Haus- und Waldbrände entstehen, zunehmend werden jedoch elektrische Geräte beschädigt. Zum Schutz werden daher viele Gebäude mit einem Blitzschutzsystem versehen. Von Versicherungsgesellschaften wird der Blitzschutz privater Gebäude jedoch nicht ausdrücklich verlangt.

Schäden entstehen jedoch nicht nur durch direkten Einschlag, sondern auch durch Potentialunterschiede elektrischer Anlagen oder des Bodens, sowie durch elektromagnetische Induktion in längeren Kabelstrecken. Überspannungsschutzsteckdosen für elektronische Geräte wie Computer sind daher recht unzureichende Glieder einer Kette von Maßnahmen des Blitzschutzes. Werden sie allein eingesetzt, schützen sie insbesondere dann kaum, wenn an den Geräten weitere Leitungen angeschlossen sind (Telefonleitung, Antennenanlage, Kabelfernsehen). Wirksamer ist, alle Leitungen (Strom, Gas, Wasser, Telefon, Antenne, Kabelfernsehen) bei Gebäudeeintritt auf eine gemeinsame Potentialausgleichsschiene zu führen. Zusätzlich sollten die Strom- und Signalleitungen mit Überspannungsableitern (Grob- und Feinschutz) versehen sein. Bei Antennenanlagen gilt weiterhin die alte Regel, den Antennenstecker vor einem Gewitter vom Gerät abzuziehen.

Ein besonders spektakulärer Blitzschaden ereignete sich 1970 am Langwellensender Orlunda in Schweden. Damals zerstörte ein Blitzschlag den Fußpunktisolator des 250 Meter hohen Zentralmasts des Langwellensenders und brachte diesen dabei zum Einsturz.

Wirkung auf Menschen
Während eines Gewitters ist man im Freien – vor allem auf erhöhten Standpunkten – der Gefahr des Blitzschlags ausgesetzt. Die Wirkung eines direkten Blitzschlages entspricht dem eines Stromunfalls mit den für Hochspannungsunfälle typischen Verletzungen wie Verbrennungen. Dabei können sich Hautverletzungen in Form einer Lichtenberg-Figur ausbilden.

Weiter kann es durch den lauten Knall, welcher in einiger Entfernung als Donner wahrgenommen wird, zu Gehörschäden wie einem Hörsturz oder Tinnitus kommen. Je nach Situation können weitere indirekte Wirkungen bestehen, beispielsweise durch das Erschrecken oder die Blendwirkung, welche zu Folgeunfällen führen können. Personen, die sich in der Nähe eines Blitzschlags befunden haben, haben in der Folgezeit zum Teil physiologische oder psychische Störungen oder Veränderungen,[19][20] die sich sogar dauerhaft in einer Persönlichkeitsveränderung auswirken können.[21]

Tödlicher Blitzschlag ist in Deutschland selten geworden; die durchschnittlich drei bis sieben Todesopfer pro Jahr ließen sich durch weitere Vorsichtsmaßnahmen noch weiter reduzieren.[22] Im 19. Jahrhundert wurden in Deutschland noch an die 300 Personen jährlich vom Blitz getötet, da wesentlich mehr Menschen auf freiem Feld arbeiteten und sich nicht in geschützte Objekte wie Autos, Traktoren oder Mähdrescher zurückziehen konnten.

Verhalten bei Gewittern
Um nicht vom Blitz getroffen oder durch einen nahen Einschlag verletzt zu werden, müssen Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden, von denen die wichtigsten hier vorgestellt werden. Nach der 30/30-Regel geht man davon aus, dass die Gefahr, von einem Blitz getroffen zu werden, hoch ist, sobald bei Heraufziehen eines Gewitters zwischen Blitz und Donner weniger als 30 Sekunden liegen bis zu dem Zeitpunkt, wo 30 Minuten nach dem letzten Blitz oder Donner vergangen sind.[23] Innerhalb dieser Zeit soll ein sicherer Ort aufgesucht und nicht wieder verlassen werden.

Schutz in Gebäuden oder Fahrzeugen suchen. Fahrzeuge mit geschlossener Metallkarosserie und Gebäude mit einem Blitzschutzsystem oder aus Stahlbeton wirken wie ein Faradayscher Käfig. Der metallische Käfig muss allerdings entsprechend dimensioniert sein, um die hohen Impulsströme ohne mechanische Verformungen aufnehmen zu können. Gelegentlich wird gemeldet, dass vom Blitz getroffene Autos Feuer gefangen haben[24]. Einen guten Schutzraum stellen außerdem die Bereiche am Boden unter Hochspannungsleitungen dar, welche über metallische Masten verfügen und deren Masten über Erdseile verbunden sind. Durch das Erdseil wird der Blitzstrom auf mehrere geerdete Masten verteilt und damit die Schrittspannung im Bereich des Erdungspunktes reduziert.[25] Gefahr droht weiter durch indirekte Auswirkungen wie die Schallwirkung (Knall), durch die Blendwirkung und den Schreck durch die Überraschung. Dadurch können Folgeunfälle, wie beispielsweise Stürze, ausgelöst werden.
Wenn kein Schutz in Gebäuden oder Fahrzeugen gefunden werden kann, gelten folgende Regeln:

Offenes Gelände, Hügel und Höhenzüge meiden.
Aufenthalt auf oder in Gewässern und Pools vermeiden.
Wegen der Schrittspannung Füße zusammenstellen, in die Hocke gehen, Arme am Körper halten, den Kopf einziehen, eine Vertiefung aufsuchen. Nicht auf den Boden legen, sondern den Kontaktbereich zum Boden minimieren.
Von allen größeren Objekten, auch Personen, mindestens 3 m Abstand halten (Überschlaggefahr)
Baurecht und Blitzschutz
→ Hauptartikel: Blitzschutz
Gesetzliche Vorgaben
Bauliche Anlagen, bei denen nach Lage, Bauart oder Nutzung Blitzschlag leicht eintreten oder zu schweren Folgen führen kann, sind mit dauernd wirksamen Blitzschutzanlagen zu versehen. (Deutschland – Auszug aus der Musterbauordnung 2002)

Bauliche Anlagen sind mit Blitzschutzanlagen, die den Erfahrungen der technischen Wissenschaften entsprechen, auszustatten, wenn sie durch ihre Höhe, Flächenausdehnung, Höhenlage oder Bauweise selbst gefährdet oder widmungsgemäß für den Aufenthalt einer größeren Personenzahl bestimmt sind oder wenn sie wegen ihres Verwendungszweckes, ihres Inhaltes oder zur Vermeidung einer Gefährdung der Nachbarschaft eines Blitzschutzes bedürfen. (Österreich – Auszug aus der Bauordnung Wien)

Diese oder ähnliche Vorgaben finden sich in vielen Landesbauordnungen. Der Gesetzgeber schreibt damit für jedes Bauvorhaben eine Einzelfallprüfung vor. Es ist zu prüfen, ob Blitzschlag leicht eintreten (zum Beispiel anhand der Lage und Ausdehnung des Gebäudes) oder zu schweren Folgen (zum Beispiel Personenschaden) führen kann.

Risikoanalyse – Blitzschutznachweis
Der Gesetzgeber benennt keine technische Regel, nach der diese Prüfung durchgeführt werden soll. Im Prinzip ist daher der Bauherr/Architekt in der Nachweisführung frei, soweit alle im Gesetzestext genannten Einflussgrößen (Lage, Bauart, Nutzung, Folgen) detailliert betrachtet werden.

In der Praxis erweist sich das als gar nicht so einfach, weil in der Regel die erforderlichen Abschätzungen eine entsprechende Erfahrung voraussetzen. Welcher Arbeitsaufwand hinter einer fachgerechten Risikobeurteilung stecken kann, lässt sich anhand der EN 62305 (VDE 0185-305)-11 Teil 2 ablesen. Diese Norm erfüllt vom Umfang die gesetzlichen Mindestanforderungen, die Anwendung ist also baurechtlich zulässig. Andererseits ist der Aufwand für die Datenerfassung und Berechnung für viele Bauvorhaben unangemessen hoch. Besonders problematisch ist jedoch, dass in Einzelfällen die Berechnungsergebnisse nicht mit dem geltenden Baurecht in Einklang stehen. Der Gesetzgeber oder die Rechtsprechung haben für bestimmte Gebäudetypen/Nutzergruppen andere Festlegungen getroffen. Weichen die Berechnungsergebnisse der Risikoermittlung von den gesetzlichen Forderungen ab, so sind grundsätzlich die höheren Anforderungen umzusetzen.

Die Risikoermittlung wird immer nur der erste Schritt bei der Planung einer Blitzschutz-Anlage sein, in einem weiteren Schritt sind die baurechtlichen Besonderheiten zu berücksichtigen und anschließend sind die in der Risikoermittlung getroffenen Annahmen (ausgewählte Reduktionsfaktoren, Schadenfaktoren usw.) umzusetzen. Auch für die anschließende Planung des Blitzschutzes einer baulichen Anlage werden in der EN 62305-11 Teil 1 bis 4 weiterführende Aussagen getroffen.

Nutzung von Blitzenergie
→ Hauptartikel: Nutzung von Blitzenergie
Mythologie
In der Bibel werden Blitze (und Donner) zum Beispiel für den Zorn Gottes verwendet (Ex 9,24 EU; 2 Sam 22,15 EU; Hi 37 EU; Ps 18 EU), für das Strafgericht Gottes (Sach 9,14 EU), für Gottes Offenbarung an die Menschen (Ex 20,18 EU; Offb 4,5 EU), für das Kommen des Menschensohnes (Mt 24,27 EU; Lk 17,24 EU), für das Fallen des Satans (Lk 10,18 EU), und für das Wesen der Engel und Auferstandenen (Hes 1,14 EU; Dan 10,6 EU; Mt 28,3 EU).

In der griechischen Antike waren die Blitze dem Zeus (wie bei den Römern dem Jupiter) zugeordnet, der sie schleuderte. Ein Blitzbündel in seiner Hand findet sich in literarischen Quellen (bspw. bei Homer) und auf Darstellungen seither.

Die Etrusker sahen in Blitzen Orakel, durch die sie die Zukunft und die Welt zu deuten versuchten. Die so genannten libri fungurales erläuterten die Deutung der Blitze. Schon zu dieser Zeit (zwischen 800 und 600 v. Chr.) wurden Blitze kategorisiert und beobachtet.

Die Germanen deuteten den Blitz als sichtbares Zeichen dafür, dass Thor (Donar) seinen Hammer zur Erde geschleudert hatte.

Bei den baltischen Völkern war es der Gewittergott Perkūnas.

Blitze auf anderen Planeten
Auch auf anderen Planeten unseres Sonnensystems, zum Beispiel auf der Venus oder dem Jupiter, treten Blitze auf. Voraussetzung dafür ist eine dichte Atmosphäre.

Lightning is a massive electrostatic discharge between the electrically charged regions within clouds or between a cloud and the surface of a planet. The charged regions within the atmosphere temporarily equalize themselves through a lightning flash, commonly referred to as a strike if it hits an object on the ground. There are three primary types of lightning; from a cloud to itself (intra-cloud or IC); from one cloud to another cloud (CC) and between a cloud and the ground (CG). Although lightning is always accompanied by the sound of thunder, distant lightning may be seen but may be too far away for the thunder to be heard.

On Earth, the lightning frequency is approximately 40–50 times a second or nearly 1.4 billion flashes per year[1] and the average duration is 30 microseconds.[2]

Many factors affect the frequency, distribution, strength and physical properties of a "typical" lightning flash in a particular region of the world. These factors include ground elevation, latitude, prevailing wind currents, relative humidity, proximity to warm and cold bodies of water, etc. To a certain degree, the ratio between IC, CC and CG lightning may also vary by season in middle latitudes.

Because human beings are terrestrial and most of their possessions are on the Earth, where lightning can damage or destroy them, CG lightning is the most studied and best understood of the three types, even though IC and CC are more common types of lightning. Lightning’s relative unpredictability limits a complete explanation of how or why it occurs, even after hundreds of years of scientific investigation.

A typical cloud to ground lightning flash culminates in the formation of an electrically conducting plasma channel through the air in excess of 5 kilometres (3.1 mi) tall, from within the cloud to the ground’s surface. The actual discharge is the final stage of a very complex process.[3] At its peak, a typical thunderstorm produces three or more strikes to the Earth per minute.[4]

Lightning primarily occurs when warm air is mixed with colder air masses, resulting in atmospheric disturbances necessary for polarizing the atmosphere.[citation needed] However, it can also occur during dust storms, forest fires, tornadoes, volcanic eruptions, and even in the cold of winter, where the lightning is known as thundersnow.[5][6] Hurricanes typically generate some lightning, mainly in the rainbands as much as 160 kilometres (99 mi) from the center.[7][8][9]

The science of lightning is called fulminology, and the fear of lightning is called astraphobia.

Lightning is not distributed evenly around the planet, as seen in the image on the right.

About 70% of lightning occurs over land in the tropics where atmospheric convection is the greatest. This occurs from both the mixture of warmer and colder air masses, as well as differences in moisture concentrations, and it generally happens at the boundaries between them. The flow of warm ocean currents past drier land masses, such as the Gulf Stream, partially explains the elevated frequency of lightning in the Southeast United States. Because the influence of small or absent land masses in the vast stretches of the world’s oceans limits the differences between these variants in the atmosphere, lightning is notably less frequent there than over larger landforms. The North and South Poles are limited in their coverage of thunderstorms and therefore result in areas with the least amount of lightning.

In general, cloud-to-ground (CG) lightning flashes account for only 25% of all total lightning flashes worldwide. Since the base of a thunderstorm is usually negatively charged, this is where most CG lightning originates. This region is typically at the elevation where freezing occurs within the cloud. Freezing, combined with collisions between ice and water, appears to be a critical part of the initial charge development and separation process. During wind-driven collisions, ice crystals tend to develop a positive charge, while a heavier, slushy mixture of ice and water (called graupel) develops a negative charge. Updrafts within a storm cloud separate the lighter ice crystals from the heavier graupel, causing the top region of the cloud to accumulate a positive space charge while the lower level accumulates a negative space charge.

Because the concentrated charge within the cloud must exceed the insulating properties of air, and this increases proportionally to the distance between the cloud and the ground, the proportion of CG strikes (versus cloud-to-cloud (CC) or in-cloud (IC) discharges) becomes greater when the cloud is closer to the ground. In the tropics, where the freezing level is generally higher in the atmosphere, only 10% of lightning flashes are CG. At the latitude of Norway (around 60° North latitude), where the freezing elevation is lower, 50% of lightning is CG.[10][11]

Lightning is usually produced by cumulonimbus clouds, which have bases that are typically 1–2 km (0.6-1.25 miles) above the ground and tops up to 15 km (9.3 mi) in height.

On Earth, the place where lightning occurs most often is near the small village of Kifuka in the mountains of the eastern Democratic Republic of the Congo,[12] where the elevation is around 975 m (3,200 ft). On average, this region receives 158 lightning strikes per 1 square kilometer (0.39 sq mi) per year.[13] Other lightning hotspots include Catatumbo lightning in Venezuela, Singapore,[14] Teresina in northern Brazil,[15] and "Lightning Alley" in Central Florida.

In order for an electrostatic discharge to occur, two things are necessary: 1) a sufficiently high electric potential between two regions of space must exist; and 2) a high-resistance medium must obstruct the free, unimpeded equalization of the opposite charges.

It is well understood that during a thunderstorm there is charge separation and aggregation in certain regions of the cloud; however the exact processes by which this occurs are not fully understood;[18] Main article: thunderstorm
The atmosphere provides the electrical insulation, or barrier, that prevents free equalization between charged regions of opposite polarity. This is overcome by "lightning", a complex process referred to as the lightning "flash".
As a thundercloud moves over the surface of the Earth, an equal electric charge, but of opposite polarity, is induced on the Earth’s surface underneath the cloud. The induced positive surface charge, when measured against a fixed point, will be small as the thundercloud approaches, increasing as the center of the storm arrives and dropping as the thundercloud passes. The referential value of the induced surface charge could be roughly represented as a bell curve.
The oppositely charged regions create an electric field within the air between them. This electric field varies in relation to the strength of the surface charge on the base of the thundercloud – the greater the accumulated charge, the higher the electrical field.

The best studied and understood form of lightning is cloud to ground (CG). Although more common, intracloud (IC) and cloud to cloud (CC) flashes are very difficult to study given there are no "physical" points to monitor inside the clouds. Also, given the very low probability lightning will strike the same point repeatedly and consistently, scientific inquiry is difficult at best even in the areas of high CG frequency. As such, knowing flash propagation is similar amongst all forms of lightning, the best means to describe the process is through an examination of the most studied form, cloud to ground.
In a process not well understood, a channel of ionized air, called a "leader", is initiated from a negatively charged region in the thundercloud. Leaders are electrically conductive channels of partially ionized gas that travel away from a region of dense charge. Negative leaders propagate away from densely charged region of negative charge, and positive leaders propagate from positively charged regions.

The positively and negatively charged leaders proceed in opposite directions, positive upwards within the cloud and negative towards the earth. Both ionic channels proceed, in their respective directions, in a number of successive spurts. Each leader "pools" ions at the leading tips, shooting out one or more new leaders, momentarily pooling again to concentrate charged ions, then shooting out another leader.

Leaders often split, forming branches in a tree-like pattern.[19] In addition, negative leaders travel in a discontinuous fashion. The resulting jerky movement of these "stepped leader(s)" can be readily observed in slow-motion videos of negative leaders as they head toward ground prior to a negative CG lightning strike. The negative leaders continue to propagate and split as they head downward, often speeding up as they get closer to the Earth’s surface.

About 90% of ionic channel lengths between "pools" are approximately 45 m (148 ft) in length.[20] The establishment of the ionic channel takes a comparatively long amount of time (hundreds of milliseconds) in comparison to resulting discharge which occurs within a few microseconds. The electric current needed to establish the channel, measured in the tens or hundreds of amperes, is dwarfed by subsequent currents during the actual discharge.

Initiation of the outward leaders is not well understood. The electric field strength within the thundercloud is not typically large enough to initiate this process by itself.[21] Many hypotheses have been proposed. One theory postulates that showers of relativistic electrons are created by cosmic rays and are then accelerated to higher velocities via a process called runaway breakdown. As these relativistic electrons collide and ionize neutral air molecules, they initiate leader formation. Another theory invokes locally enhanced electric fields being formed near elongated water droplets or ice crystals.[22] Percolation theory, especially for the case of biased percolation,[23][clarification needed] describes random connectivity phenomena, which produce an evolution of connected structures similar to that of lightning strikes.

When a stepped leader approaches the ground, the presence of opposite charges on the ground enhances the strength of the electric field. The electric field is strongest on grounded objects whose tops are closest to the base of the thundercloud, such as trees and tall buildings. If the electric field is strong enough, a positively charged ionic channel, called a positive or upward streamer, can develop from these points. This was first theorized by Heinz Kasemir.[24][25]

As negatively charged leaders approach, increasing the localized electric field strength, grounded objects already experiencing corona discharge exceed a threshold and form upward streamers.

Once a downward leader connects to an available upward leader, a process referred to as attachment, a low-resistance path is formed and discharge may occur. Photographs have been taken on which unattached streamers are clearly visible. The unattached downward leaders are also visible in branched lightning, none of which are connected to the earth, although it may appear they are.

Once a conductive channel bridges the ionized air between the negative charges in the cloud and the positive surface charges below, the flood gates are opened, and a massive electrical discharge follows. Neutralization of positive surface charges occurs first. An enormous current of positive charges races up the ionic channel towards the thundercloud. This is the ‘return stroke’ and it is the most luminous and noticeable part of the lightning discharge.

High-speed photography showing different parts of a lightning flash during the discharge process as seen in Toulouse, France.
The positive charges in the ground region surrounding the lightning strike are neutralized within microseconds as they race inward to the strike point, up the plasma channel, and back to the cloud. A huge surge of current creates large radial voltage differences along the surface of the ground. Called step potentials, they are responsible for more injuries and deaths than the strike itself.[citation needed] Electricity follows the path of least resistance. A portion of the return stroke current will often preferentially flow through one leg and out another, electrocuting an unlucky human or animal standing near the point where the lightning strikes.

The electrical current of the return stroke averages 30 kiloamperes for a typical negative CG flash, often referred to as "negative CG" lightning. In some cases, a positive ground to cloud (GC) lightning flash may originate from a positively charged region on the ground below a storm. These discharges normally originate from the tops of very tall structures, such as communications antennas. The rate at which the return stroke current travels has been found to be around 1×108 m/s.[27]

The massive flow of electrical current occurring during the return stroke combined with the rate at which it occurs (measured in microseconds) rapidly superheats the completed leader channel, forming a highly electrically-conductive plasma channel. The core temperature of the plasma during the return stroke may exceed 50,000 K, causing it to brilliantly radiate with a blue-white color. Once the electrical current stops flowing, the channel cools and dissipates over tens or hundreds of milliseconds, often disappearing as fragmented patches of glowing gas. The nearly instantaneous heating during the return stroke causes the air to explosively expand, producing a powerful shock wave that is heard as thunder.

Re-strike

High-speed videos (examined frame-by-frame) show that most negative CG lightning flashes are made up of 3 or 4 individual strokes, though there may be as many as 30.[28]

Each re-strike is separated by a relatively large amount of time, typically 40 to 50 milliseconds, as other charged regions in the cloud are discharged in subsequent strokes. Re-strikes often cause a noticeable "strobe light" effect.

Each successive stroke is preceded by intermediate dart leader strokes that have a faster rise time but lower amplitude than the initial return stroke. Each subsequent stroke usually re-uses the discharge channel taken by the previous one, but the channel may be offset from its previous position as wind displaces the hot channel.[30]

Transient currents during the flash

The electrical current within a typical negative CG lightning discharge rises very quickly to its peak value in 1–10 microseconds, then decays more slowly over 50–200 microseconds. The transient nature of the current within a lightning flash results in several phenomena that need to be addressed in the effective protection of ground-based structures. Rapidly changing currents tend to travel on the surface of a conductor. This is called skin effect, unlike direct currents "flowing through" the entire conductor like water through a hose. Hence, conductors used in the protection of facilities tend to be multi-stranded small wires woven together, that increases the surface area inversely in proportion to cross-sectional area.

The rapidly changing currents also create electromagnetic pulses (EMPs) that radiate outward from the ionic channel. This is a characteristic of all electrical sparks. The radiated pulses rapidly weaken as their distance from the origin increases. However if they pass over conductive elements, for instance electrical wires, communication lines or metallic pipes, they may induce a current which travels outward to its termination. This is the "surge" that, more often than not, results in the destruction of delicate electronics, electrical appliances or electric motors. Devices known as surge protectors (SPD) or transient voltage surge suppressors (TVSS) attached in series with these conductors can detect the lightning flash’s transient [irregular] current, and through an alteration of its physical properties, route the spike to an attached earthing ground, thereby protecting the equipment from damage.
There are three primary types of lightning, defined by what is at the "ends" of a flash channel. They are intracloud (IC), which occurs within a single thundercloud unit; cloud to cloud (CC), which starts and ends between two different "functional" thundercloud units; and cloud to ground, that primarily originates in the thundercloud and terminates on an Earth surface, but may also occur in the reverse direction, that is ground to cloud. There are variations of each type, such as "positive" versus "negative" CG flashes, that have different physical characteristics common to each which can be measured. Different common names used to describe a particular lightning event may be attributed to the same or different events.

Cloud-to-ground is the best known and third most common type of lightning. It is the best understood of all forms because it allows for scientific study given it terminates on a physical object, namely the Earth, and lends itself to being measured by instruments. Of the three primary types of lightning, it poses the greatest threat to life and property since it terminates or "strikes" the Earth. Cloud-to-ground (CG) lightning is a lightning discharge between a thundercloud and the ground. It is usually negative in polarity and is usually initiated by a stepped leader moving down from the cloud.

Ground-to-cloud lightning is an artificially initiated, or triggered, category of CG flashes. Triggered lightning originates from tall, positively-charged structures on the ground, such as towers on mountains that have been inductively charged by the negative cloud layer above.

CG lightning can occur with both positive and negative polarity. The polarity refers to the polarity of the charge in the region that originated the lightning leaders. An average bolt of negative lightning carries an electric current of 30,000 amperes (30 kA), and transfers 15 coulombs of electric charge and 500 megajoules of energy. Large bolts of lightning can carry up to 120 kA and 350 coulombs

Unlike the far more common "negative" lightning, positive lightning originates from the positively charged top of the clouds (generally anvil clouds) rather than the lower portion of the storm. Leaders form in the anvil of the cumulonimbus and may travel horizontally for several miles before veering towards the ground. A positive lightning bolt can strike anywhere within several miles of the anvil of the thunderstorm, often in areas experiencing clear or only slightly cloudy skies; they are also known as "bolts from the blue" for this reason. Positive lightning typically makes up less than 5% of all lightning strikes.[33] Because of the much greater distance to ground, the positively-charged region can develop considerably larger levels of charge and voltages than the negative charge regions in the lower part of the cloud. Positive lightning bolts are considerably hotter and longer than negative lightning. They can develop six to ten times the amount of charge and voltage of a negative bolt and the discharge current may last ten times longer.[34] A bolt of positive lightning may carry an electric current of 300 kA and the potential at the top of the cloud may exceed a billion volts — about 10 times that of negative lightning.[35] During a positive lightning strike, huge quantities of extremely low frequency (ELF) and very low frequency (VLF) radio waves are generated.[36] As a result of their greater power, as well as lack of warning, positive lightning strikes are considerably more dangerous. At the present time, aircraft are not designed to withstand such strikes, since their existence was unknown at the time standards were set, and the dangers unappreciated until the destruction of a glider in 1999.[37] The standard in force at the time of the crash, Advisory Circular AC 20-53A, was replaced by Advisory Circular AC 20-53B in 2006,[38] however it is unclear whether adequate protection against positive lightning was incorporated.[39][40] Positive lightning is also now believed to have been responsible for the 1963 in-flight explosion and subsequent crash of Pan Am Flight 214, a Boeing 707.[citation needed] Aircraft operating in U.S. airspace have been required to be equipped with static discharge wicks. Although their primary function is to mitigate radio interference due to static buildup through friction with the air, in the event of a lightning strike, a plane is designed to conduct the excess electricity through its skin and structure to the wicks to be safely discharged back into the atmosphere. These measures, however, may be insufficient for positive lightning.[41] Positive lightning has also been shown to trigger the occurrence of upper atmosphere lightning between the tops of clouds and the ionosphere. Positive lightning tends to occur more frequently in winter storms, as with thundersnow, and in the dissipation stage of a thunderstorm.

Lightning discharges may occur between areas of cloud without contacting the ground. When it occurs between two separate clouds it is known as inter-cloud lightning, and when it occurs between areas of differing electric potential within a single cloud it is known as intra-cloud lightning. Intra-cloud lightning is the most frequently occurring type.[42]

Intra-cloud lightning most commonly occurs between the upper anvil portion and lower reaches of a given thunderstorm. This lightning can sometimes be observed at great distances at night as so-called "heat lightning". In such instances, the observer may see only a flash of light without hearing any thunder. The "heat" portion of the term is a folk association between locally experienced warmth and the distant lightning flashes.

Another terminology used for cloud–cloud or cloud–cloud–ground lightning is "Anvil Crawler", due to the habit of the charge typically originating from beneath or within the anvil and scrambling through the upper cloud layers of a thunderstorm, normally generating multiple branch strokes which are dramatic to witness. These are usually seen as a thunderstorm passes over the observer or begins to decay. The most vivid crawler behavior occurs in well developed thunderstorms that feature extensive rear anvil shearing.

A team of physicists, including Joseph Dwyer at Florida Tech have developed a model of how thunderstorms produce high energy radiation. In this model, instead of lightning, thunderstorms can also result in an electrical breakdown of high-energy electrons and the antimatter equivalent, positrons. The interaction between the electrons and positrons creates explosive growth in some of these high energy particles emitting the observed terrestrial gamma-ray flashes and rapidly discharging the thundercloud, sometimes even faster than normal lightning. Even though abundant gamma-rays are emitted by this process, with little or no visible light, it creates an electrical breakdown within the storms now called "dark lightning" by the scientific community.

Ball lightning may be an atmospheric electrical phenomenon, the physical nature of which is still controversial. The term refers to reports of luminous, usually spherical objects which vary from pea-sized to several meters in diameter.[45] It is sometimes associated with thunderstorms, but unlike lightning flashes, which last only a fraction of a second, ball lightning reportedly lasts many seconds. Ball lightning has been described by eyewitnesses but rarely recorded by meteorologists.[46][47] Scientific data on natural ball lightning is scarce owing to its infrequency and unpredictability. The presumption of its existence is based on reported public sightings, and has therefore produced somewhat inconsistent findings.
Bead lightning refers to the decaying stage of a lightning channel in which the luminosity of the channel breaks up into segments. Nearly every lightning discharge will exhibit beading as the channel cools immediately after a return stroke, sometimes referred to as the lightning’s ‘bead-out’ stage. ‘Bead lightning’ is more properly a stage of a normal lightning discharge rather than a type of lightning in itself. Beading of a lightning channel is usually a small-scale feature, and therefore is often only apparent when the observer/camera is close to the lightning.[48] Dry lightning is used in Australia, Canada and the United States for lightning that occurs with no precipitation at the surface. This type of lightning is the most common natural cause of wildfires.[49] Pyrocumulus clouds produce lightning for the same reason that it is produced by cumulonimbus clouds.
Forked lightning is cloud-to-ground lightning that exhibits branching of its path.
Heat lightning is a lightning flash that appears to produce no discernible thunder because it occurs too far away for the thunder to be heard. The sound waves dissipate before they reach the observer.[50] Ribbon lightning occurs in thunderstorms with high cross winds and multiple return strokes. The wind will blow each successive return stroke slightly to one side of the previous return stroke, causing a ribbon effect.[citation needed] Rocket lightning is a form of cloud discharge, generally horizontal and at cloud base, with a luminous channel appearing to advance through the air with visually resolvable speed, often intermittently.[51] Sheet lightning refers to cloud-to-cloud lightning that exhibits a diffuse brightening of the surface of a cloud, caused by the actual discharge path being hidden or too far away. The lightning itself cannot be seen by the spectator, so it appears as only a flash, or a sheet of light. The lightning may be too far away to discern individual flashes.
Staccato lightning is a cloud-to-ground lightning (CG) strike which is a short-duration stroke that (often but not always) appears as a single very bright flash and often has considerable branching.[52] These are often found in the visual vault area near the mesocyclone of rotating thunderstorms and coincides with intensification of thunderstorm updrafts. A similar cloud-to-cloud strike consisting of a brief flash over a small area, appearing like a blip, also occurs in a similar area of rotating updrafts.[53] Superbolts are bolts of lightning around a hundred times brighter than normal. On Earth, one in a million lightning strikes is a superbolt.[citation needed] Sympathetic lightning refers to the tendency of lightning to be loosely coordinated across long distances. Discharges can appear in clusters when viewed from space.
Clear-air lightning is used in Australia, Canada and the United States to describe lightning that occurs with no apparent cloud close enough to have produced it. In the U.S. and Canadian Rockies, a thunderstorm can be in an adjacent valley and not observable from the valley where the lightning bolt strikes, either visually or audibly. European and Asian mountainous areas experience similar events. Also in areas such as sounds, large lakes or open plains, when the storm cell is on the near horizon (within 26 kilometres (16 mi)) there may be some distant activity, a strike can occur and as the storm is so far away, the strike is referred to as clear-air.
Objects struck by lightning experience heat and magnetic forces of great magnitude. The heat created by lightning currents traveling through a tree may vaporize its sap, causing a steam explosion that bursts the trunk. As lightning travels through sandy soil, the soil surrounding the plasma channel may melt, forming tubular structures called fulgurites. Humans or animals struck by lightning may suffer severe injury or even death due to internal organ and nervous system damage. Buildings or tall structures hit by lightning may be damaged as the lightning seeks unintended paths to ground. By safely conducting a lightning strike to ground, a lightning protection system can greatly reduce the probability of severe property damage.

Because the electrostatic discharge of terrestrial lightning superheats the air to plasma temperatures along the length of the discharge channel in a short duration, kinetic theory dictates gaseous molecules undergo a rapid increase in pressure and thus expand outward from the lightning creating a shock wave audible as thunder. Since the sound waves propagate not from a single point source but along the length of the lightning’s path, the sound origin’s varying distances from the observer can generate a rolling or rumbling effect. Perception of the sonic characteristics is further complicated by factors such as the irregular and possibly branching geometry of the lightning channel, by acoustic echoing from terrain, and by the typically multiple-stroke characteristic of the lightning strike.

Light travels at about 300,000,000 m/s. Sound travels through air at about 340 m/s. An observer can approximate the distance to the strike by timing the interval between the visible lightning and the audible thunder it generates. A lightning flash preceding its thunder by five seconds would be about one mile (1.6 km) (5×340 m) distant. A flash preceding thunder by three seconds is about one kilometer (0.62 mi) (3×340 m) distant. Consequently, a lightning strike observed at a very close distance will be accompanied by a sudden clap of thunder, with almost no perceptible time lapse, possibly accompanied by the smell of ozone

The production of X-rays by a bolt of lightning was theoretically predicted as early as 1925[54] but no evidence was found until 2001/2002,[55][56][57] when researchers at the New Mexico Institute of Mining and Technology detected X-ray emissions from an induced lightning strike along a grounded wire trailed behind a rocket shot into a storm cloud. In the same year University of Florida and Florida Tech researchers used an array of electric field and X-ray detectors at a lightning research facility in North Florida to confirm that natural lightning makes X-rays in large quantities during the propagation of stepped leaders. The cause of the X-ray emissions is still a matter for research, as the temperature of lightning is too low to account for the X-rays observed.[58][59]

A number of observations by space-based telescopes have revealed even higher energy gamma ray emissions, the so-called terrestrial gamma-ray flashes (TGFs). These observations pose a challenge to current theories of lightning, especially with the recent discovery of the clear signatures of antimatter produced in lightning

Quelle:
en.wikipedia.org/wiki/Lightning
de.wikipedia.org/wiki/Blitz

Posted by !!! Painting with Light !!! #schauer on 2014-08-02 20:54:48

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One Night in October

One Night in October

Quelle:
de.wikipedia.org/wiki/Milchstra%C3%9Fe

en.wikipedia.org/wiki/Milky_Way

Die Milchstraße, auch Galaxis, ist die Galaxie, in der sich unser Sonnensystem mit der Erde befindet. Entsprechend ihrer Form als flache Scheibe, die aus Milliarden von Sternen besteht, ist die Milchstraße von der Erde aus als bandförmige Aufhellung am Nachthimmel sichtbar, die sich über 360° erstreckt. Ihrer Struktur nach zählt die Milchstraße zu den Balkenspiralgalaxien.
Den Namen Milchstraßensystem trägt unser Sternsystem nach der Milchstraße, die als freiäugige Innenansicht des Systems von der Erde aus wie ein quer über das Firmament gesetzter milchiger Pinselstrich erscheint. Dass dieses weißliche Band sich in Wirklichkeit aus unzähligen einzelnen Sternen zusammensetzt, wurde erst 1609 von Galileo Galilei erkannt, der die Erscheinung als Erster durch ein Fernrohr betrachtete. Es sind nach heutiger Schätzung ca. 100 bis 300 Milliarden Sterne.

Schon im Altertum war die Milchstraße als heller, schmaler Streifen am Nachthimmel bekannt. Ihr altgriechischer Name galaxias (γαλαξίας) – von dem auch der heutige Fachausdruck „Galaxis“ stammt – ist von dem Wort gala (γάλα, Milch) abgeleitet.[1] Wie dem deutschen Wort „Milchstraße“ liegt also auch dem altgriechischen Begriff das „milchige“ Aussehen zugrunde.

Eine antike griechische Sage versucht, diesen Begriff mythologisch zu erklären: Danach habe Zeus seinen Sohn Herakles, den ihm die sterbliche Frau Alkmene geschenkt hatte, an der Brust seiner göttlichen Frau Hera trinken lassen, als diese schlief. Herakles sollte auf diese Weise göttliche Kräfte erhalten. Aber er saugte so ungestüm, dass Hera erwachte und den ihr fremden Säugling zurückstieß; dabei wurde ein Strahl ihrer Milch über den ganzen Himmel verspritzt.

Einer germanischen Sage zufolge erhielt die Milchstraße nach dem Gott des Lichtes, Heimdall, auch Iring genannt, den Namen Iringsstraße (laut Felix Dahn, Walhall – germanische Götter- und Heldensagen). Die afrikanischen San gaben der Milchstraße den Namen „Rückgrat der Nacht“.

Zur ersten Vorstellung der Scheibenform des Milchstraßensystems gelangte bereits Wilhelm Herschel im Jahr 1785 aufgrund systematischer Sternzählungen (Stellarstatistik). Diese Methode konnte aber nicht zu einem realistischen Bild führen, da das Licht weiter entfernter Sterne stark durch interstellare Staubwolken abgeschwächt wird, ein Effekt, dessen wahre Bedeutung erst in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts vollständig erfasst wurde. Durch Untersuchungen zur Verteilung der Kugelsternhaufen im Raum gelangte Harlow Shapley 1919 zu realistischen Abschätzungen der Größe des Milchstraßensystems und zu der Erkenntnis, dass die Sonne nicht – wie bis dahin, z. B. von Jacobus Kapteyn, angenommen – im Zentrum der Galaxis sitzt, sondern eher an deren Rand. Edwin Hubbles Messungen der Entfernungen von Spiralnebeln zeigten, dass diese außerhalb des Milchstraßensystems liegen und tatsächlich wie dieses eigenständige Galaxien sind.
Das Band der Milchstraße erstreckt sich als unregelmäßig breiter, schwach milchig-heller Streifen über dem Firmament.[2] Seine Erscheinung rührt daher, dass in ihm mit bloßem Auge keine Einzelsterne wahrgenommen werden, sondern eine Vielzahl lichtschwacher Sterne der galaktischen Scheibe und des Bulges (in Richtung des galaktischen Zentrums). Von der Südhalbkugel aus steht das helle Zentrum der Milchstraße hoch am Himmel, während man von der Nordhalbkugel zum Rand hin blickt. Daher kann man das Band der Milchstraße am besten von der Südhalbkugel aus beobachten. Im Dezember und Januar kann der hellste Bereich der Milchstraße nicht oder nur sehr schlecht beobachtet werden, weil sich die Sonne zwischen dem Zentrum der Galaxis und der Erde befindet. Gute Beobachtungsbedingungen sind bei klarer Luft und bei nur geringer Lichtverschmutzung durch künstliche Lichtquellen gegeben. Alle der maximal 6000 mit bloßem Auge sichtbaren Sterne des Nachthimmels gehören zum Milchstraßensystem.

Das Milchstraßenband verläuft unter anderem durch die Sternbilder Schütze (in dieser Richtung liegt auch das galaktische Zentrum), Adler, Schwan, Kassiopeia, Perseus, Fuhrmann, Zwillinge, Orion, Kiel des Schiffs, Zentaur, Kreuz des Südens und Skorpion. Die mittlere Ebene des Milchstraßensystems ist gegenüber dem Himmelsäquator um einen Winkel von etwa 63° gekippt.

Astronomen verwenden gelegentlich ein spezielles, an die Geometrie des Milchstraßensystems angepasstes galaktisches Koordinatensystem, bestehend aus Länge l und Breite b. Die galaktische Breite beträgt 0° in der Ebene des Milchstraßensystems, +90° am galaktischen Nordpol und −90° am galaktischen Südpol. Die galaktische Länge, die ebenfalls in Grad angegeben wird, hat ihren Ursprung (l = 0°) in Richtung des galaktischen Zentrums und nimmt nach Osten hin zu.

Die Erforschung der Struktur des Milchstraßensystems ist schwieriger als die der Strukturen anderer Galaxien, da Beobachtungen nur von einem Punkt innerhalb der Scheibe gemacht werden können. Wegen der erwähnten Absorption sichtbaren Lichts durch interstellaren Staub ist es nicht möglich, durch visuelle Beobachtungen ein vollständiges Bild des Milchstraßensystems zu erhalten. Große Fortschritte wurden erst gemacht, als Beobachtungen in anderen Wellenlängenbereichen, insbesondere im Radiofrequenzbereich und im Infraroten möglich wurden. Dennoch sind viele Details des Aufbaus der Galaxis noch nicht bekannt.

Das Milchstraßensystem wurde früher als vier- oder fünfarmig betrachtet, nun gilt es als zweiarmige Balkenspiralgalaxie.[3] Es besteht aus etwa 100 bis 300 Milliarden Sternen und großen Mengen interstellarer Materie, die nochmals 600 Millionen bis einige Milliarden Sonnenmassen ausmacht (die Anzahl der Sterne und damit auch die Gesamtmasse unserer Galaxis kann auf Basis von Berechnungen und Beobachtungen nur geschätzt werden, woraus sich der große Toleranzbereich der Zahlen ergibt). Die Masse dieses inneren Bereichs der Galaxis wird mit ungefähr 180 Milliarden Sonnenmassen veranschlagt. Ihre Ausdehnung in der galaktischen Ebene beträgt etwa 100.000 Lichtjahre (30 kpc), die Dicke der Scheibe etwa 3000 Lichtjahre (920 pc) und die der zentralen Ausbauchung (engl. Bulge) etwa 16.000 Lichtjahre (5 kpc). Zum Vergleich: Der Andromedanebel hat eine Ausdehnung von etwa 150.000 Lj. und das drittgrößte Mitglied der lokalen Gruppe, der Dreiecksnebel M 33, ca. 50.000 Lj. Die Angaben der Dicke müssen aber eventuell noch bis zum Doppelten nach oben korrigiert werden, wie der australische Wissenschaftler Bryan Gaensler und sein Team im Januar 2008 äußerten.[4][5] Aus der Bewegung interstellaren Gases und der Sternverteilung im Bulge ergibt sich für diesen eine längliche Form. Dieser Balken bildet mit der Verbindungslinie des Sonnensystems zum Zentrum des Milchstraßensystems einen Winkel von 45°. Die Galaxis ist also vermutlich eine Balkenspiralgalaxie vom Hubble-Typ SBc. Gemäß einer Bestimmung mithilfe des Infrarot-Weltraumteleskops Spitzer ist die Balkenstruktur mit einer Ausdehnung von 27.000 Lichtjahren überraschend lang.

Basierend auf der bekannten Umlaufzeit der Sonne und ihrem Abstand vom galaktischen Zentrum kann nach dem dritten keplerschen Gesetz zumindest die Gesamtmasse berechnet werden, die sich innerhalb der Sonnenbahn befindet.[6] Die Gesamtmasse des Milchstraßensystems wird auf etwa 400 Milliarden Sonnenmassen geschätzt,[7][8] damit ist sie neben dem Andromedanebel (800 Milliarden Sonnenmassen) die massereichste Galaxie der Lokalen Gruppe.

Galaktischer Halo
Umgeben ist die Galaxis vom kugelförmigen galaktischen Halo mit einem Durchmesser von etwa 165.000 Lichtjahren (50 kpc), einer Art von galaktischer „Atmosphäre“. In ihm befinden sich neben den etwa 150 bekannten Kugelsternhaufen nur weitere alte Sterne, darunter RR Lyrae-Veränderliche, und Gas sehr geringer Dichte. Ausnahme sind die heißen Blue-Straggler-Sterne. Dazu kommen große Mengen Dunkle Materie mit etwa 1 Billion Sonnenmassen, darunter auch so genannte MACHOs. Anders als die galaktische Scheibe ist der Halo weitgehend staubfrei und enthält fast ausschließlich Sterne der älteren, metallarmen Population II, deren Orbit sehr stark gegen die galaktische Ebene geneigt ist. Das Alter des inneren Teils des Halo wurde in einer im Mai 2012 vorgestellten neuen Methode zur Altersbestimmung vom Space Telescope Science Institute in Baltimore mit 11,4 Milliarden Jahren (mit einer Unsicherheit von 0,7 Milliarden Jahren) angegeben. Dem Astronomen Jason Kalirai vom Space Telescope Science Institute gelang diese Altersbestimmung durch den Vergleich der Halo-Zwerge der Milchstraße mit den gut untersuchten Zwergen im Kugelsternhaufen Messier 4, die im Sternbild Skorpion liegen.[9]

Galaktische Scheibe
Der Großteil der Sterne innerhalb der Galaxis ist annähernd gleichmäßig auf die galaktische Scheibe verteilt. Sie enthält im Gegensatz zum Halo vor allem Sterne der Population I, welche sich durch einen hohen Anteil schwerer Elemente auszeichnen.

Spiralarme
Teil der Scheibe sind auch die für das Milchstraßensystem charakteristischen Spiralarme. In den Spiralarmen befinden sich enorme Ansammlungen von Wasserstoff und auch die größten HII-Regionen, die Sternentstehungsgebiete der Galaxis. Daher befinden sich dort auch viele Protosterne, junge Sterne des T-Tauri-Typs und Herbig-Haro-Objekte. Während ihrer Lebenszeit bewegen sich Sterne von ihren Geburtsstätten weg und verteilen sich auf die Scheibe. Besonders massereiche und leuchtkräftige Sterne entfernen sich allerdings aufgrund ihrer kürzeren Lebensdauer nicht so weit von den Spiralarmen, weswegen diese hervortreten. Daher gehören zu den dort befindlichen stellaren Objekten vor allem Sterne der Spektralklassen O und B, Überriesen und Cepheiden, alle jünger als 100 Millionen Jahre. Sie stellen jedoch nur etwa ein Prozent der Sterne im Milchstraßensystem. Der größte Teil der Masse der Galaxis besteht aus alten, massearmen Sternen. Der „Zwischenraum“ zwischen den Spiralarmen ist also nicht leer, sondern ist einfach nur weniger leuchtstark.
Die Spiralstruktur der Galaxis konnte durch die Beobachtung der Verteilung von neutralem Wasserstoff bestätigt werden. Die entdeckten Spiralarme wurden nach den in ihrer Richtung liegenden Sternbildern benannt.

Die Zeichnung rechts stellt den Aufbau des Milchstraßensystems schematisch dar. Das Zentrum ist im sichtbaren Licht nicht direkt beobachtbar, ebenso wie der hinter ihm liegende Bereich. Die Sonne (gelber Kreis) liegt zwischen den Spiralarmen Sagittarius (nach Sternbild Schütze) und Perseus im Orionarm. Vermutlich ist dieser Arm nicht vollständig, siehe braune Linie in der Abbildung. Im Verhältnis zu dieser unmittelbaren Umgebung bewegt sich die Sonne mit etwa 30 km/s in Richtung des Sternbildes Herkules. Der innerste Arm ist der Norma-Arm (nach Sternbild Winkelmaß, auch 3-kpc-Arm), der äußerste (nicht in der Abbildung) ist der Cygnus-Arm (nach Sternbild Schwan), welcher vermutlich die Fortsetzung des Scutum-Crux-Arms (nach Sternbildern Schild und Kreuz des Südens) ist .

Wissenschaftler der Universität von Wisconsin veröffentlichten im Juni 2008 Auswertungen von Infrarotaufnahmen des Spitzer-Teleskopes, die das Milchstraßensystem nun als zweiarmige Galaxie darstellen. Sagittarius und Norma sind in dieser Darstellung nur noch als dünne Nebenarme erkenntlich, da diese nur durch eine überschüssige Verteilung von Gas gekennzeichnet sind während die restlichen beiden Arme durch eine hohe Dichte alter rötlicher Sterne gekennzeichnet sind.[10] Eine jüngere Untersuchung der Verteilung von Sternentstehungsgebieten und junger Sterne scheint hingegen die bekannte vierarmige Struktur der Milchstraße zu bestätigen.[11] Die Milchstraße besteht daher scheinbar aus vier Spiralarmen die sich primär durch Gaswolken und junge Sterne abzeichnen, wobei zwei Arme zusätzlich durch eine hohe Konzentration älterer Sterne charakterisiert sind. Neben diesen unterschiedlichen Auffassungen bezüglich der Struktur der Galaxis sollte beachtet werden, dass ein klar definiertes logarithmisches Spiralmuster nur in seltenen Fällen bei anderen Spiralgalaxien über die Gesamtheit der Scheibe beobachtet werden kann und die vorhandenen Arme oft extreme Abzweigungen, Verästelungen und Verschränkungen aufweisen.[12][13] Die wahrscheinliche Natur des lokalen Arms als solche Unregelmäßigkeit ist ein Hinweis darauf, dass solche Strukturen in der Milchstraße häufig auftreten könnten.[14]

Welche Prozesse für die Entstehung der Spiralstruktur verantwortlich sind, ist bislang noch nicht eindeutig geklärt. Jedoch ist klar, dass die zu den Spiralarmen gehörigen Sterne keine starre Struktur sind, die sich in Formation um das galaktische Zentrum dreht. Wäre dies der Fall, würde sich die Spiralstruktur des Milchstraßensystems und anderer Spiralgalaxien aufgrund der unterschiedlichen Bahngeschwindigkeiten innerhalb relativ kurzer Zeit aufwickeln und unkenntlich werden. Eine Erklärung bietet die Dichtewellentheorie, nach der die Spiralarme Zonen erhöhter Materiedichte und Sternentstehung sind, die sich unabhängig von den Sternen durch die Scheibe bewegen. Die durch die Spiralarme verursachten Störungen in den Bahnen der Sterne können zu Lindblad-Resonanzen führen.

Sterne der galaktischen Scheibe
Die zur Population I zählenden Sterne der galaktischen Scheibe lassen sich mit zunehmender Streuung um die Hauptebene und Alter in drei Unterpopulationen einteilen. Die so genannte „Thin Disk“ in einem Bereich von 700 bis 800 Lichtjahren über und unterhalb der galaktischen Ebene enthält neben den oben genannten leuchtkräftigen Sternen der Spiralarme, die sich nur maximal 500 Lichtjahre von der Ebene entfernen, Sterne der Spektralklassen A und F, einige Riesen der Klassen A, F, G und K, sowie Zwergsterne der Klassen G, K und M und auch einige Weiße Zwerge. Die Metallizität dieser Sterne ist vergleichbar mit der der Sonne, meist aber auch doppelt so hoch, ihr Alter liegt bei etwa einer Milliarde Jahren.

Eine weitere Gruppe ist die der mittelalten Sterne (Alter bis zu fünf Milliarden Jahre). Dazu zählen die Sonne und weitere Zwergsterne der Spektraltypen G, K und M, sowie einige Unter- und Rote Riesen. Der Metallgehalt ist hier deutlich geringer mit nur etwa 50 bis 100 Prozent dessen der Sonne. Auch ist die Bahnexzentrizität der galaktischen Orbits dieser Sterne höher und sie befinden sich nicht weiter als 1500 Lichtjahre über oder unterhalb der galaktischen Ebene.

Zwischen maximal 2500 Lichtjahren ober- und unterhalb der Hauptebene erstreckt sich die „Thick Disk“. Dort befinden sich rote K- und M-Zwerge, Weiße Zwerge, sowie einige Unterriesen und Rote Riesen, aber auch langperiodische Veränderliche. Ihr Alter erreicht bis zu zehn Milliarden Jahre und sie sind vergleichsweise metallarm (etwa ein Viertel der Sonnenmetallizität). Diese Population ähnelt auch vielen Sternen im Bulge.

Die galaktische Scheibe ist nicht vollkommen gerade, durch gravitative Wechselwirkung mit den Magellanschen Wolken ist sie leicht in deren Richtung gebogen.

Das Zentrum des Milchstraßensystems liegt im Sternbild Schütze und ist hinter dunklen Staub- und Gaswolken verborgen, so dass es im sichtbaren Licht nicht direkt beobachtet werden kann. Beginnend in den 1950er Jahren ist es gelungen, im Radiowellenbereich sowie mit Infrarotstrahlung und Röntgenstrahlung zunehmend detailreichere Bilder aus der nahen Umgebung des galaktischen Zentrums zu gewinnen. Man hat dort eine starke Radioquelle entdeckt, bezeichnet als Sagittarius A* (Sgr A*), die aus einem sehr kleinen Gebiet strahlt. Diese Massenkonzentration wird von einer Gruppe von Sternen in einem Radius von weniger als einem halben Lichtjahr mit einer Umlaufzeit von etwa 100 Jahren sowie einem Schwarzen Loch mit 1300 Sonnenmassen in drei Lichtjahren Entfernung umkreist. Der dem zentralen Schwarzen Loch am nächsten liegende Stern S2 umläuft das galaktische Zentrum in einer Entfernung von etwa 17 Lichtstunden in einem Zeitraum von nur 15,2 Jahren. Seine Bahn konnte inzwischen über einen vollen Umlauf hinweg beobachtet werden. Aus den Beobachtungen der Bewegungen der Sterne des zentralen Sternhaufens ergibt sich, dass sich innerhalb dieser Region von 15,4 Millionen km Durchmesser eine Masse von geschätzten 4,31 Millionen Sonnenmassen befinden muss.[15] Die im Rahmen der Relativitätstheorie plausibelste und einzige mit allen Beobachtungen konsistente Erklärung für diese große Massenkonzentration ist die Anwesenheit eines Schwarzen Lochs.

Am 9. November 2010 machte Doug Finkbeiner vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics bekannt, dass er zwei riesenhafte kugelförmige Blasen entdeckt habe, die aus der Mitte der Milchstraße nach Norden und Süden hinausgreifen. Die Entdeckung ist mit der Hilfe von Daten des Fermi Gamma-ray Space Telescope gelungen. Der Durchmesser der Blasen beträgt jeweils etwa 25.000 Lichtjahre; sie erstrecken sich am südlichen Nachthimmel von der Jungfrau bis zum Kranich. Ihr Ursprung ist bisher noch nicht geklärt.[16][17]

Größenvergleich
Man bekommt eine anschauliche Vorstellung von der Größe unserer Galaxis mit ihren 100 bis 300 Milliarden Sternen, wenn man sie sich im Maßstab 1:1017 verkleinert als Schneetreiben auf einem Gebiet von 10 km Durchmesser und einer Höhe von etwa 1 km im Mittel vorstellt. Jede Schneeflocke entspricht dabei einem Stern und es gibt etwa drei Stück pro Kubikmeter. Unsere Sonne hätte in diesem Maßstab einen Durchmesser von etwa 10 nm, wäre also kleiner als ein Virus. Selbst die Plutobahn, die sich im Mittel etwa 40-mal so weit von der Sonne befindet wie die Bahn der Erde, läge mit einem Durchmesser von 0,1 mm an der Grenze der visuellen Sichtbarkeit. Pluto selbst hätte ebenso wie die Erde lediglich atomare Dimension. Damit demonstriert dieses Modell auch die geringe durchschnittliche Massendichte unserer Galaxis.
Die Sonne umkreist das Zentrum des Milchstraßensystems in einem Abstand von 25.000 bis 28.000 Lichtjahren (≈ 250 Em oder 7,94 ± 0,42 kpc)[18] und befindet sich nördlich der Mittelebene der galaktischen Scheibe innerhalb des Orion-Arms, in einem weitgehend staubfreien Raumgebiet, das als „Lokale Blase“ bekannt ist. Für einen Umlauf um das Zentrum der Galaxis, ein so genanntes galaktisches Jahr, benötigt sie 220 bis 240 Millionen Jahre, was einer Rotationsgeschwindigkeit von etwa 220 km/s entspricht. Die Erforschung dieser Rotation ist mittels der Eigenbewegung und der Radialgeschwindigkeit vieler Sterne möglich; aus ihnen wurden um 1930 die Oortschen Rotationsformeln abgeleitet. Heutzutage kann auch die durch die Umlaufbewegung des Sonnensystems bedingte scheinbare Bewegung des Milchstraßenzentrums gegenüber Hintergrundquellen direkt beobachtet werden, so dass die Umlaufgeschwindigkeit des Sonnensystems unmittelbar messbar ist.[19] Neuere Messungen haben eine Umlaufgeschwindigkeit von ca. 267 km/s (961.200 km/h) ergeben.[20]

Das Sonnensystem umläuft das galaktische Zentrum nicht auf einer ungestörten ebenen Keplerbahn. Die in der Scheibe des Milchstraßensystems verteilte Masse übt eine starke Störung aus, so dass die Sonne zusätzlich zu ihrer Umlaufbahn um das Zentrum auch regelmäßig durch die Scheibe auf und ab oszilliert. Die Scheibe durchquert sie dabei etwa alle 30 bis 45 Millionen Jahre einmal.[21] Vor ca. 1,5 Millionen Jahren hat sie die Scheibe in nördlicher Richtung passiert und befindet sich jetzt etwa 65 Lichtjahre (ca. 20 pc)[22] über ihr. Die größte Entfernung wird etwa 250 Lichtjahre (80 pc) betragen, dann kehrt sich die Bewegung wieder um.[21]

Größere datierbare Krater auf der Erde sowie erdgeschichtliche Massenaussterben scheinen eine Periodizität von 34 bis 37 Millionen Jahren aufzuweisen, was auffällig mit der Periodizität der Scheibenpassagen übereinstimmt. Möglicherweise stören während einer Scheibendurchquerung die in Scheibennähe stärker werdenden Gravitationsfelder die Oortsche Wolke des Sonnensystems, so dass eine größere Anzahl von Kometen ins innere Sonnensystem gelangt und die Anzahl schwerer Impakte auf der Erde zunimmt. Die betreffenden Perioden sind jedoch bisher nicht genau genug bekannt, um definitiv einen Zusammenhang festzustellen;[21] neuere Ergebnisse (Scheibendurchgang alle 42 ± 2 Millionen Jahre) sprechen eher dagegen.[23] Eine neue Studie des Max-Planck Instituts für Astronomie hat gezeigt, dass es sich bei der scheinbaren Periodizität der Einschläge um statistische Artefakte handelt und es keinen solchen Zusammenhang gibt.

Um das Milchstraßensystem herum sind einige Zwerggalaxien versammelt. Die bekanntesten davon sind die Große und die Kleine Magellansche Wolke, mit denen das Milchstraßensystem über eine etwa 300.000 Lichtjahre lange Wasserstoffgasbrücke, dem Magellanschen Strom, verbunden ist.

Die dem Milchstraßensystem am nächsten gelegene Galaxie ist der Canis-Major-Zwerg, mit einer Entfernung von 42.000 Lichtjahren vom Zentrum des Milchstraßensystems und 25.000 Lichtjahren von unserem Sonnensystem. Die Zwerggalaxie wird zurzeit von den Gezeitenkräften des Milchstraßensystems auseinandergerissen und hinterlässt dabei ein Filament aus Sternen, das sich um die Galaxis windet, den so genannten Monoceros-Ring. Ob es sich dabei allerdings tatsächlich um die Überreste einer Zwerggalaxie oder um eine zufällige, projektionsbedingte Häufung handelt, ist derzeit noch nicht sicher. Andernfalls wäre die 50.000 Lichtjahre vom galaktischen Zentrum entfernte Sagittarius-Zwerggalaxie die nächste Galaxie, die ebenfalls gerade durch das Milchstraßensystem einverleibt wird.

Das Milchstraßensystem verleibt sich beständig Zwerggalaxien ein und nimmt dadurch an Masse zu. Während der Verschmelzung hinterlassen die Zwergsysteme Ströme aus Sternen und interstellarer Materie, die durch die Gezeitenkräfte des Milchstraßensystems aus den kleinen Galaxien herausgerissen werden (siehe auch: Wechselwirkende Galaxien). Dadurch entstehen Strukturen wie der Magellansche Strom, der Monoceros-Ring und der Virgo-Strom, sowie die anderen Hochgeschwindigkeitswolken in der Umgebung unserer Galaxis.

Lokale Gruppe
Mit der Andromeda-Galaxie, dem Dreiecksnebel (M 33) und einigen anderen kleineren Galaxien bildet das Milchstraßensystem die Lokale Gruppe, wobei das Milchstraßensystem die massereichste Galaxie darunter ist, obwohl es nicht die größte Ausdehnung besitzt. Die Lokale Gruppe ist Bestandteil des Virgo-Superhaufens, der nach dem Virgohaufen in seinem Zentrum benannt ist. Auf diesen bewegt sich die Lokale Gruppe zu. Der lokale Superhaufen strebt mit anderen Großstrukturen dem Shapley-Superhaufen entgegen (die frühere Annahme, Ziel dieses Strebens sei der Große Attraktor, ist überholt).[25]

Die Andromeda-Galaxie ist eine der wenigen Galaxien im Universum, deren Spektrum eine Blauverschiebung aufweist: Die Andromeda-Galaxie und das Milchstraßensystem bewegen sich mit einer Geschwindigkeit von 120 km/s aufeinander zu. Allerdings gibt die Blauverschiebung nur Aufschluss über die Geschwindigkeitskomponente parallel zur Verbindungslinie beider Systeme, während die Komponente senkrecht zu dieser Linie unbekannt ist. Vermutlich werden die beiden Galaxien in etwa drei Milliarden Jahren zusammenstoßen und zu einer größeren Galaxie verschmelzen. Für den Ablauf der Kollision können mangels Kenntnis der Raumgeschwindigkeiten und wegen der Komplexität der beim Zusammenstoß ablaufenden Prozesse nur Wahrscheinlichkeitsaussagen gemacht werden.[26] Nach der Verschmelzung der beiden Galaxien wird das Endprodukt voraussichtlich eine massereiche elliptische Galaxie sein. Als Name für diese Galaxie wird von Cox-Loeb 2008 in ihrem Artikel der Arbeitsname „Milkomeda“ benutzt, eine Verschmelzung des englischen Milky Way und Andromeda.[26]

Alter
Messungen aus dem Jahr 2004 zufolge ist das Milchstraßensystem etwa 13,6 Milliarden Jahre alt. Die Genauigkeit dieser Abschätzung, die das Alter anhand des Berylliumanteils einiger Kugelsternhaufen bestimmt, wird mit etwa 800 Millionen Jahren angegeben. Da das Alter des Universums von 13,8 Milliarden Jahren als recht verlässlich bestimmt gilt, hieße das, dass die Entstehung der Milchstraße auf die Frühzeit des Universums datiert.

2007 wurde zunächst für den Stern HE 1523-0901 im galaktischen Halo von der ESO-Sternwarte in Hamburg ein Alter von 13,2 Milliarden Jahren festgestellt[27]. 2014 wurde dann für den Stern SM0313, 6000 Lj von der Erde entfernt, von der Australian National University ein Alter von 13,6 Milliarden Jahren dokumentiert. Als älteste bekannte Objekte der Milchstraße setzen diese Datierungen eine unterste Grenze, die im Bereich der Messgenauigkeit der Abschätzung von 2004 liegt.

Nach derselben Methode kann das Alter der dünnen galaktischen Scheibe durch die ältesten dort gemessenen Objekte abgeschätzt werden, wodurch sich ein Alter von etwa 8,8 Milliarden Jahren mit einer Schätzbreite von etwa 1,7 Milliarden Jahren ergibt. Auf dieser Basis ergäbe sich eine zeitliche Lücke von etwa drei bis sieben Milliarden Jahren zwischen der Bildung des galaktischen Zentrums und der äußeren Scheibe.

The Milky Way is the galaxy that contains our Solar System.[15][16][17][nb 1] Its name “milky” is derived from its appearance as a dim glowing band arching across the night sky in which the naked eye cannot distinguish individual stars. The term “Milky Way” is a translation of the Latin via lactea, from the Greek γαλαξίας κύκλος (galaxías kýklos, "milky circle").[18][19][20] From Earth, the Milky Way appears as a band because its disk-shaped structure is viewed from within. Galileo Galilei first resolved the band of light into individual stars with his telescope in 1610. Up until the early 1920s, most astronomers thought that all of the stars in the universe were contained inside of the Milky Way. Following the 1920 Great Debate between the astronomers Harlow Shapley and Heber Curtis,[21] observations by Edwin Hubble definitively showed that the Milky Way is just one of many billions of galaxies.[22]

The Milky Way is a barred spiral galaxy some 100,000–120,000 light-years in diameter, which contains 100–400 billion stars. It may contain at least as many planets as well.[23][24] The Solar System is located within the disk, about 27,000 light-years away from the Galactic Center, on the inner edge of one of the spiral-shaped concentrations of gas and dust called the Orion Arm. The stars in the inner ≈10,000 light-years form a bulge and one or more bars that radiate from the bulge. The very center is marked by an intense radio source, named Sagittarius A*, which is likely to be a supermassive black hole.

Stars and gases at a wide range of distances from the Galactic Center orbit at approximately 220 kilometers per second. The constant rotation speed contradicts the laws of Keplerian dynamics and suggests that much of the mass of the Milky Way does not emit or absorb electromagnetic radiation. This mass has been given the name “dark matter”.[25] The rotational period is about 240 million years at the position of the Sun.[11] The Milky Way as a whole is moving at a velocity of approximately 600 km per second with respect to extragalactic frames of reference. The oldest known star in the Milky Way is at least 13.82 [26] billion years old and thus must have formed shortly after the Big Bang.[7]

Surrounded by several smaller satellite galaxies, the Milky Way is part of the Local Group of galaxies, which forms a subcomponent of the Virgo Supercluster, which again forms a subcomponent of the Laniakea supercluster.
When observing the night sky, the term “Milky Way” is limited to the hazy band of white light some 30 degrees wide arcing across the sky.[29] Although all of the individual stars that can be seen in the entire sky with the naked eye are part of the Milky Way Galaxy,[30] the light in this band originates from the accumulation of un-resolved stars and other material when viewed in the direction of the Galactic plane. Dark regions within the band, such as the Great Rift and the Coalsack, correspond to areas where light from distant stars is blocked by interstellar dust.

The Milky Way has a relatively low surface brightness. Its visibility can be greatly reduced by background light such as light pollution or stray light from the Moon. It is readily visible when the limiting magnitude is +5.1 or better and shows a great deal of detail at +6.1.[31] This makes the Milky Way difficult to see from any brightly lit urban or suburban location, but very prominent when viewed from a rural area when the Moon is below the horizon.[nb 2]

As viewed from Earth, the visible region of the Milky Way’s Galactic plane occupies an area of the sky that includes 30 constellations. The center of the Milky Way lies in the direction of the constellation Sagittarius; it is here that the Milky Way is brightest. From Sagittarius, the hazy band of white light appears to pass westward to the Galactic anticenter in Auriga. The band then continues westward the rest of the way around the sky, back to Sagittarius. The band divides the night sky into two roughly equal hemispheres.

The Galactic plane is inclined by about 60 degrees to the ecliptic (the plane of Earth’s orbit). Relative to the celestial equator, it passes as far north as the constellation of Cassiopeia and as far south as the constellation of Crux, indicating the high inclination of Earth’s equatorial plane and the plane of the ecliptic, relative to the Galactic plane. The north Galactic pole is situated at right ascension 12h 49m, declination +27.4° (B1950) near β Comae Berenices, and the south Galactic pole is near α Sculptoris. Because of this high inclination, depending on the time of night and year, the arc of Milky Way may appear relatively low or relatively high in the sky. For observers from approximately 65 degrees north to 65 degrees south on Earth’s surface, the Milky Way passes directly overhead twice a day.
The stellar disk of the Milky Way Galaxy is approximately 100,000 ly (30 kpc) in diameter, and is, on average, about 1,000 ly (0.3 kpc) thick.[2][3] As a guide to the relative physical scale of the Milky Way, if it were reduced to 100 m in diameter, the Solar System, including the hypothesized Oort cloud, would be no more than 1 mm in width, about the size of a grain of sand. The nearest star, Proxima Centauri, would be 4.2 mm distant.[nb 3] Alternatively visualized, if the Solar System out to Neptune were the size of a US quarter (25mm), the Milky Way would have a diameter of 4,000 kilometers, or approximately the breadth of the United States.

Estimates for the mass of the Milky Way vary, depending upon the method and data used. At the low end of the estimate range, the mass of the Milky Way is 5.8×1011 solar masses (M☉), somewhat smaller than the Andromeda Galaxy.[33][34][35] Measurements using the Very Long Baseline Array in 2009 found velocities as large as 254 km/s for stars at the outer edge of the Milky Way.[36] As the orbital velocity depends on the total mass inside the orbital radius, this suggests that the Milky Way is more massive, roughly equaling the mass of Andromeda Galaxy at 7×1011 M☉ within 160,000 ly (49 kpc) of its center.[37] A 2010 measurement of the radial velocity of halo stars finds the mass enclosed within 80 kiloparsecs is 7×1011 M☉.[38] According to a study published in 2014, the mass of the entire Milky Way is estimated to be 8.5×1011 M☉,[39] which is about half the mass of the Andromeda Galaxy.[39]

Most of the mass of the Milky Way appears to be matter of unknown form that interacts with other matter through gravitational but not electromagnetic forces, which is dubbed dark matter. A dark matter halo is spread out relatively uniformly to a distance beyond one hundred kiloparsecs from the Galactic Center. Mathematical models of the Milky Way suggest that the total mass of the entire Galaxy lies in the range 1–1.5×1012 M☉.[8] More recent studies indicate a mass as large as 4.5×1012 M☉ [40] and as small as 0.8×1012 M☉.[41] The Milky Way contains at least 100 billion planets[42] and between 200 and 400 billion stars.[43][44] The exact figure depends on the number of very low-mass, or dwarf stars, which are hard to detect, especially at distances of more than 300 ly (90 pc) from the Sun. As a comparison, the neighboring Andromeda Galaxy contains an estimated one trillion (1012) stars.[45] Filling the space between the stars is a disk of gas and dust called the interstellar medium. This disk has at least a comparable extent in radius to the stars,[46] whereas the thickness of the gas layer ranges from hundreds of light years for the colder gas to thousands of light years for warmer gas.[47][48] Both gravitational microlensing and planetary transit observations indicate that there may be at least as many planets bound to stars as there are stars in the Milky Way[23][49] and microlensing measurements indicate that there are more rogue planets not bound to host stars than there are stars.[50][51] The Milky Way Galaxy contains at least one planet per star, resulting in 100–400 billion planets, according to a January 2013 study of the five-planet star system Kepler-32 with the Kepler space observatory.[24] A different January 2013 analysis of Kepler data estimated that at least 17 billion Earth-sized exoplanets reside in the Milky Way Galaxy.[52] On November 4, 2013, astronomers reported, based on Kepler space mission data, that there could be as many as 40 billion Earth-sized planets orbiting in the habitable zones of Sun-like stars and red dwarfs within the Milky Way Galaxy.[53][54][55] 11 billion of these estimated planets may be orbiting sun-like stars.[56] The nearest such planet may be 12 light-years away, according to the scientists.[53][54] Such Earth-sized planets may be more numerous than gas giants.[23] Besides exoplanets, "exocomets", comets beyond the Solar System, have also been detected and may be common in the Milky Way Galaxy.[52]

The disk of stars in the Milky Way does not have a sharp edge beyond which there are no stars. Rather, the concentration of stars decreases with distance from the center of the Milky Way. For reasons that are not understood, beyond a radius of roughly 40,000 ly (13 kpc) from the center, the number of stars per cubic parsec drops much faster with radius.[57] Surrounding the Galactic disk is a spherical Galactic Halo of stars and globular clusters that extends further outward, but is limited in size by the orbits of two Milky Way satellites, the Large and the Small Magellanic Clouds, whose closest approach to the Galactic Center is about 180,000 ly (55 kpc).[58] At this distance or beyond, the orbits of most halo objects would be disrupted by the Magellanic Clouds. Hence, such objects would probably be ejected from the vicinity of the Milky Way. The integrated absolute visual magnitude of the Milky Way is estimated to be −20.9.

The Milky Way consists of a bar-shaped core region surrounded by a disk of gas, dust and stars. The gas, dust and stars are organized in roughly logarithmic spiral arm structures (see Spiral arms below). The mass distribution within the Milky Way closely resembles the type SBc in the Hubble classification, which represents spiral galaxies with relatively loosely wound arms.[1] Astronomers first began to suspect that the Milky Way is a barred spiral galaxy, rather than an ordinary spiral galaxy, in the 1990s.[61] Their suspicions were confirmed by the Spitzer Space Telescope observations in 2005[62] that showed the Milky Way’s central bar to be larger than previously suspected.

Galactic quadrants
Main article: Galactic quadrant
A galactic quadrant, or quadrant of the galaxy, refers to one of four circular sectors in the division of the Milky Way. In actual astronomical practice, the delineation of the galactic quadrants is based upon the galactic coordinate system, which places the Sun as the pole of the mapping system.

Quadrants are described using ordinals—for example, "1st galactic quadrant",[63] "second galactic quadrant",[64] or "third quadrant of the Galaxy".[65] Viewing from the north galactic pole with 0 degrees (°) as the ray that runs starting from the Sun and through the Galactic Center, the quadrants are as follow:

1st galactic quadrant – 0° ≤ longitude (ℓ) ≤ 90°[66] 2nd galactic quadrant – 90° ≤ ℓ ≤ 180°[64] 3rd galactic quadrant – 180° ≤ ℓ ≤ 270°[65] 4th galactic quadrant – 270° ≤ ℓ ≤ 360° (0°)[63] The Sun is 26,000–28,000 ly (8.0–8.6 kpc) from the Galactic Center. This value is estimated using geometric-based methods or by measuring selected astronomical objects that serve as standard candles, with different techniques yielding various values within this approximate range.[10][67][68][69][70] In the inner few kpc (around 10,000 light-years radius) is a dense concentration of mostly old stars in a roughly spheroidal shape called the bulge.[71] It has been proposed that the Milky Way lacks a bulge formed due to a collision and merger between previous galaxies and that instead has a pseudobulge formed by its central bar.[72]

The Galactic Center is marked by an intense radio source named Sagittarius A*. The motion of material around the center indicates that Sagittarius A* harbors a massive, compact object.[73] This concentration of mass is best explained as a supermassive black hole[nb 4][10][67] with an estimated mass of 4.1–4.5 million times the mass of the Sun.[67] Observations indicate that there are supermassive black holes located near the center of most normal galaxies.[74][75]

The nature of the Milky Way’s bar is actively debated, with estimates for its half-length and orientation spanning from 1–5 kpc (3,000–16,000 ly) and 10–50 degrees relative to the line of sight from Earth to the Galactic Center.[69][70][76] Certain authors advocate that the Milky Way features two distinct bars, one nestled within the other.[77] In most galaxies, Wang et al. report, the rate of accretion of the supermassive black hole is slow, but the Milky Way seems to be an important exception. X-ray emission is aligned with the massive stars surrounding the central bar.[78] However, RR Lyr variables do not trace a prominent Galactic bar.[70][79][80] The bar may be surrounded by a ring called the "5-kpc ring" that contains a large fraction of the molecular hydrogen present in the Milky Way, as well as most of the Milky Way’s star-formation activity. Viewed from the Andromeda Galaxy, it would be the brightest feature of the Milky Way.[81]

In 2010, two gigantic spherical bubbles of high energy emission were detected to the north and the south of the Milky Way core, using data of the Fermi Gamma-ray Space Telescope. The diameter of each of the bubbles is about 25,000 light-years (7.7 kpc); they stretch up to Grus and to Virgo on the night-sky of the southern hemisphere.[82][83] Subsequently, observations with the Parkes Telescope at radio frequencies identified polarized emission that is associated with the Fermi bubbles. These observations are best interpreted as a magnetized outflow driven by star formation in the central 640 ly (200 pc) of the Milky Way.[84]

Spiral arms
Outside the gravitational influence of the Galactic bars, astronomers generally organize the structure of the interstellar medium and stars in the disk of the Milky Way into four spiral arms.[85] Spiral arms typically contain a higher density of interstellar gas and dust than the Galactic average as well as a greater concentration of star formation, as traced by H II regions[86][87] and molecular clouds.[88]

Maps of the Milky Way’s spiral structure are notoriously uncertain and exhibit striking differences.[60][85][87][89][90][91][92][93] Some 150 years after Alexander (1852)[94] first suggested that the Milky Way was a spiral, there is currently no consensus on the nature of the Milky Way’s spiral arms. Perfect logarithmic spiral patterns only crudely describe features near the Sun,[87][92] because galaxies commonly have arms that branch, merge, twist unexpectedly, and feature a degree of irregularity.[70][92][93] The possible scenario of the Sun within a spur / Local arm[87] emphasizes that point and indicates that such features are probably not unique, and exist elsewhere in the Milky Way.[92]

As in most spiral galaxies, each spiral arm can be described as a logarithmic spiral. Estimates of the pitch angle of the arms range from about 7° to 25°.[95][96] There are thought to be four spiral arms that all start near the Milky Way’s center. These are named as follows, with the positions of the arms shown in the image at right:
Two spiral arms, the Scutum–Centaurus arm and the Carina–Sagittarius arm, have tangent points inside the Sun’s orbit about the center of the Milky Way. If these arms contain an overdensity of stars compared to the average density of stars in the Galactic disk, it would be detectable by counting the stars near the tangent point. Two surveys of near-infrared light, which is sensitive primarily to red giants and not affected by dust extinction, detected the predicted overabundance in the Scutum–Centaurus arm but not in the Carina–Sagittarius arm: the Scutum-Centaurus Arm contains approximately 30% more red giants than would be expected in the absence of a spiral arm.[95][98] In 2008, Robert Benjamin of the University of Wisconsin–Whitewater used this observation to suggest that the Milky Way possesses only two major stellar arms: the Perseus arm and the Scutum–Centaurus arm. The rest of the arms contain excess gas but not excess old stars.[60] In December 2013, astronomers found that the distribution of young stars and star-forming regions matches the four-arm spiral description of the Milky Way.[99][100][101] Thus, the Milky Way appears to have two spiral arms as traced by old stars and four spiral arms as traced by gas and young stars. The explanation for this apparent discrepancy is unclear.[101]

The Near 3 kpc Arm (also called Expanding 3 kpc Arm or simply 3 kpc Arm) was discovered in the 1950s by astronomer van Woerden and collaborators through 21-centimeter radio measurements of HI (atomic hydrogen).[102][103] It was found to be expanding away from the center of the Milky Way at more than 50 km/s. It is located in the fourth galactic quadrant at a distance of about 5.2 kpc from the Sun and 3.3 kpc from the Galactic Center. The Far 3 kpc Arm was discovered in 2008 by astronomer Tom Dame (Harvard-Smithsonian CfA). It’s located in the first galactic quadrant at a distance of 3 kpc (about 10,000 ly) from the Galactic Center.[103][104]

A simulation published in 2011 suggested that the Milky Way may have obtained its spiral arm structure as a result of repeated collisions with the Sagittarius Dwarf Elliptical Galaxy.[105]

It has been suggested that the Milky Way contains two different spiral patterns: an inner one, formed by the Sagittarius arm, that rotates fast and an outer one, formed by the Carina and Perseus arms, whose rotation velocity is slower and whose arms are tightly wound. In this scenario, suggested by numerical simulations of the dynamics of the different spiral arms, the outer pattern would form an outer pseudoring[106] and the two patterns would be connected by the Cygnus arm.[107]

Outside of the major spiral arms is the Monoceros Ring (or Outer Ring), a ring of gas and stars torn from other galaxies billions of years ago. However, several members of the scientific community recently restated their position affirming the Monoceros structure is nothing more than an over-density produced by the flared and warped thick disk of the Milky Way.[108]

Halo
The Galactic disk is surrounded by a spheroidal halo of old stars and globular clusters, of which 90% lie within 100,000 light-years (30 kpc) of the Galactic Center.[109] However, a few globular clusters have been found farther, such as PAL 4 and AM1 at more than 200,000 light-years away from the Galactic Center. About 40% of the Milky Way’s clusters are on retrograde orbits, which means they move in the opposite direction from the Milky Way rotation.[110] The globular clusters can follow rosette orbits about the Milky Way, in contrast to the elliptical orbit of a planet around a star.[111]

Although the disk contains dust that obscures the view in some wavelengths, the halo component does not. Active star formation takes place in the disk (especially in the spiral arms, which represent areas of high density), but does not take place in the halo, as there is little gas cool enough to collapse into stars.[11] Open clusters are also located primarily in the disk.[112]

Discoveries in the early 21st century have added dimension to the knowledge of the Milky Way’s structure. With the discovery that the disk of the Andromeda Galaxy (M31) extends much further than previously thought,[113] the possibility of the disk of the Milky Way Galaxy extending further is apparent, and this is supported by evidence from the discovery of the Outer Arm extension of the Cygnus Arm[97][114] and of a similar extension of the Scutum-Centaurus Arm.[115] With the discovery of the Sagittarius Dwarf Elliptical Galaxy came the discovery of a ribbon of galactic debris as the polar orbit of the dwarf and its interaction with the Milky Way tears it apart. Similarly, with the discovery of the Canis Major Dwarf Galaxy, it was found that a ring of galactic debris from its interaction with the Milky Way encircles the Galactic disk.

On January 9, 2006, Mario Jurić and others of Princeton University announced that the Sloan Digital Sky Survey of the northern sky found a huge and diffuse structure (spread out across an area around 5,000 times the size of a full moon) within the Milky Way that does not seem to fit within current models. The collection of stars rises close to perpendicular to the plane of the spiral arms of the Milky Way. The proposed likely interpretation is that a dwarf galaxy is merging with the Milky Way. This galaxy is tentatively named the Virgo Stellar Stream and is found in the direction of Virgo about 30,000 light-years (9 kpc) away.[116]

Gaseous halo
In addition to the stellar halo, the Chandra X-ray Observatory, XMM-Newton, and Suzaku have provided evidence that there is a gaseous halo with a large amount of hot gas. The halo extends for hundreds of thousand of light years, much further than the stellar halo and close to the distance of the Large and Small Magellanic Clouds. The mass of this hot halo is nearly equivalent to the mass of the Milky Way itself.[117][118][119] The temperature of this halo gas is between 1 million and 2.5 million kelvin, a few hundred times hotter than the surface of the sun.[120]

Observations of distant galaxies indicate that the Universe had about one-sixth as much baryonic (ordinary) matter as dark matter when it was just a few billion years old. However, only about half of those baryons are accounted for in the modern Universe based on observations of nearby galaxies like the Milky Way.[121] If the finding that the mass of the halo is comparable to the mass of the Milky Way is confirmed, it could be the identity of the missing baryons around the Milky Way.

The Sun is near the inner rim of the Orion Arm, within the Local Fluff of the Local Bubble, and in the Gould Belt, at a distance of 8.33 ± 0.35 kiloparsecs (27,200 ± 1,100 ly) from the Galactic Center.[10][67][122] The Sun is currently 5–30 parsecs (16–98 ly) from the central plane of the Galactic disk.[123] The distance between the local arm and the next arm out, the Perseus Arm, is about 2,000 parsecs (6,500 ly).[124] The Sun, and thus the Solar System, is found in the Galactic habitable zone.

There are about 208 stars brighter than absolute magnitude 8.5 within a sphere with a radius of 15 parsecs (49 ly) from the Sun, giving a density of one star per 69 cubic parsec, or one star per 2,360 cubic light-year (from List of nearest bright stars). On the other hand, there are 64 known stars (of any magnitude, not counting 4 brown dwarfs) within 5 parsecs (16 ly) of the Sun, giving a density of about one star per 8.2 cubic parsec, or one per 284 cubic light-year (from List of nearest stars). This illustrates the fact that there are far more faint stars than bright stars: in the entire sky, there are about 500 stars brighter than apparent magnitude 4 but 15.5 million stars brighter than apparent magnitude 14.[125]

The apex of the Sun’s way, or the solar apex, is the direction that the Sun travels through space in the Milky Way. The general direction of the Sun’s Galactic motion is towards the star Vega near the constellation of Hercules, at an angle of roughly 60 sky degrees to the direction of the Galactic Center. The Sun’s orbit about the Milky Way is expected to be roughly elliptical with the addition of perturbations due to the Galactic spiral arms and non-uniform mass distributions. In addition, the Sun oscillates up and down relative to the Galactic plane approximately 2.7 times per orbit. This is very similar to how a simple harmonic oscillator works with no drag force (damping) term. These oscillations were until recently thought to coincide with mass lifeform extinction periods on Earth.[126] However, a reanalysis of the effects of the Sun’s transit through the spiral structure based on CO data has failed to find a correlation.[127]

It takes the Solar System about 240 million years to complete one orbit of the Milky Way (a Galactic year),[11] so the Sun is thought to have completed 18–20 orbits during its lifetime and 1/1250 of a revolution since the origin of humans. The orbital speed of the Solar System about the center of the Milky Way is approximately 220 km/s or 0.073% of the speed of light. At this speed, it takes around 1,400 years for the Solar System to travel a distance of 1 light-year, or 8 days to travel 1 AU (astronomical unit).

The stars and gas in the Milky Way rotate about its center differentially, meaning that the rotation period varies with location. As is typical for spiral galaxies, the orbital speed of most stars in the Milky Way does not depend strongly on their distance from the center. Away from the central bulge or outer rim, the typical stellar orbital speed is between 210 and 240 km/s.[131] Hence the orbital period of the typical star is directly proportional only to the length of the path traveled. This is unlike the situation within the Solar System, where two-body gravitational dynamics dominate and different orbits have significantly different velocities associated with them. The rotation curve (shown in the figure) describes this rotation. Toward the center of the Milky Way the orbit speeds are too low, whereas beyond 7 kpcs the speeds are too high to match what would be expected from the universal law of gravitation.

If the Milky Way contained only the mass observed in stars, gas, and other baryonic (ordinary) matter, the rotation speed would decrease with distance from the center. However, the observed curve is relatively flat, indicating that there is additional mass that cannot be detected directly with electromagnetic radiation. This inconsistency is attributed to dark matter.[25] The rotation curve of the Milky Way agrees with the universal rotation curve of spiral galaxies, the strongest proof of the existence of dark matter in galaxies. Alternatively, a minority of astronomers propose that a modification of the law of gravity may explain the observed rotation curve.
The Milky Way began as one or several small overdensities in the mass distribution in the Universe shortly after the Big Bang. Some of these overdensities were the seeds of globular clusters in which the oldest remaining stars in what is now the Milky Way formed. These stars and clusters now comprise the stellar halo of the Milky Way. Within a few billion years of the birth of the first stars, the mass of the Milky Way was large enough so that it was spinning relatively quickly. Due to conservation of angular momentum, this led the gaseous interstellar medium to collapse from a roughly spheroidal shape to a disk. Therefore, later generations of stars formed in this spiral disk. Most younger stars, including the Sun, are observed to be in the disk.[133][134]

Since the first stars began to form, the Milky Way has grown through both galaxy mergers (particularly early in the Milky Way’s growth) and accretion of gas directly from the Galactic halo.[134] The Milky Way is currently accreting material from two of its nearest satellite galaxies, the Large and Small Magellanic Clouds, through the Magellanic Stream. Direct accretion of gas is observed in high-velocity clouds like the Smith Cloud.[135][136] However, properties of the Milky Way such as stellar mass, angular momentum, and metallicity in its outermost regions suggest it has undergone no mergers with large galaxies in the last 10 billion years. This lack of recent major mergers is unusual among similar spiral galaxies; its neighbour the Andromeda Galaxy appears to have a more typical history shaped by more recent mergers with relatively large galaxies.[137][138]

According to recent studies, the Milky Way as well as Andromeda lie in what in the galaxy color–magnitude diagram is known as the green valley, a region populated by galaxies in transition from the blue cloud (galaxies actively forming new stars) to the red sequence (galaxies that lack star formation). Star-formation activity in green valley galaxies is slowing as they run out of star-forming gas in the interstellar medium. In simulated galaxies with similar properties, star formation will typically have been extinguished within about five billion years from now, even accounting for the expected, short-term increase in the rate of star formation due to the collision between both the Milky Way and the Andromeda Galaxy.[139] In fact, measurements of other galaxies similar to the Milky Way suggest it is among the reddest and brightest spiral galaxies that are still forming new stars and it is just slightly bluer than the bluest red sequence galaxies.[140]

Age[edit] The ages of individual stars in the Milky Way can be estimated by measuring the abundance of long-lived radioactive elements such as thorium-232 and uranium-238, then comparing the results to estimates of their original abundance, a technique called nucleocosmochronology. These yield values of about 12.5 ± 3 billion years for CS 31082-001[141] and 13.8 ± 4 billion years for BD +17° 3248.[142] Once a white dwarf is formed, it begins to undergo radiative cooling and the surface temperature steadily drops. By measuring the temperatures of the coolest of these white dwarfs and comparing them to their expected initial temperature, an age estimate can be made. With this technique, the age of the globular cluster M4 was estimated as 12.7 ± 0.7 billion years. Globular clusters are among the oldest objects in the Milky Way Galaxy, which thus set a lower limit on the age of the Milky Way. Age estimates of the oldest of these clusters gives a best fit estimate of 12.6 billion years, and a 95% confidence upper limit of 16 billion years.[143]

In 2007, a star in the galactic halo, HE 1523-0901, was estimated to be about 13.2 billion years old, ≈0.5 billion years less than the age of the universe. As the oldest known object in the Milky Way at that time, this measurement placed a lower limit on the age of the Milky Way.[144] This estimate was determined using the UV-Visual Echelle Spectrograph of the Very Large Telescope to measure the relative strengths of spectral lines caused by the presence of thorium and other elements created by the R-process. The line strengths yield abundances of different elemental isotopes, from which an estimate of the age of the star can be derived using nucleocosmochronology.[144]

The age of stars in the galactic thin disk has also been estimated using nucleocosmochronology. Measurements of thin disk stars yield an estimate that the thin disk formed 8.8 ± 1.7 billion years ago. These measurements suggest there was a hiatus of almost 5 billion years between the formation of the galactic halo and the thin disk.
The Milky Way and the Andromeda Galaxy are a binary system of giant spiral galaxies belonging to a group of 50 closely bound galaxies known as the Local Group, itself being part of the Virgo Supercluster. The Virgo Supercluster forms part of a greater structure, called Laniakea.[146]

Two smaller galaxies and a number of dwarf galaxies in the Local Group orbit the Milky Way. The largest of these is the Large Magellanic Cloud with a diameter of 14,000 light-years. It has a close companion, the Small Magellanic Cloud. The Magellanic Stream is a stream of neutral hydrogen gas extending from these two small galaxies across 100° of the sky. The stream is thought to have been dragged from the Magellanic Clouds in tidal interactions with the Milky Way.[147] Some of the dwarf galaxies orbiting the Milky Way are Canis Major Dwarf (the closest), Sagittarius Dwarf Elliptical Galaxy, Ursa Minor Dwarf, Sculptor Dwarf, Sextans Dwarf, Fornax Dwarf, and Leo I Dwarf. The smallest Milky Way dwarf galaxies are only 500 light-years in diameter. These include Carina Dwarf, Draco Dwarf, and Leo II Dwarf. There may still be undetected dwarf galaxies that are dynamically bound to the Milky Way, as well as some that have already been absorbed by the Milky Way, such as Omega Centauri.

In January 2006, researchers reported that the heretofore unexplained warp in the disk of the Milky Way has now been mapped and found to be a ripple or vibration set up by the Large and Small Magellanic Clouds as they orbit the Milky Way, causing vibrations when they pass through its edges. Previously, these two galaxies, at around 2% of the mass of the Milky Way, were considered too small to influence the Milky Way. However, in a computer model, the movement of these two galaxies creates a dark matter wake that amplifies their influence on the larger Milky Way.[148]

Current measurements suggest the Andromeda Galaxy is approaching us at 100 to 140 kilometers per second. In 3 to 4 billion years, there may be an Andromeda–Milky Way collision, depending on the importance of unknown lateral components to the galaxies’ relative motion. If they collide, the chance of individual stars colliding with each other is extremely low, but instead the two galaxies will merge to form a single elliptical galaxy or perhaps a large disk galaxy[149] over the course of about a billion years.[150]

Velocity
Although special relativity states that there is no "preferred" inertial frame of reference in space with which to compare the Milky Way, the Milky Way does have a velocity with respect to cosmological frames of reference.

One such frame of reference is the Hubble flow, the apparent motions of galaxy clusters due to the expansion of space. Individual galaxies, including the Milky Way, have peculiar velocities relative to the average flow. Thus, to compare the Milky Way to the Hubble flow, one must consider a volume large enough so that the expansion of the Universe dominates over local, random motions. A large enough volume means that the mean motion of galaxies within this volume is equal to the Hubble flow. Astronomers believe the Milky Way is moving at approximately 630 km per second with respect to this local co-moving frame of reference.[151] The Milky Way is moving in the general direction of the Great Attractor and other galaxy clusters, including the Shapley supercluster, behind it.[152] The Local Group (a cluster of gravitationally bound galaxies containing, among others, the Milky Way and the Andromeda Galaxy) is part of a supercluster called the Local Supercluster, centered near the Virgo Cluster: although they are moving away from each other at 967 km/s as part of the Hubble flow, this velocity is less than would be expected given the 16.8 million pc distance due to the gravitational attraction between the Local Group and the Virgo Cluster.[153]

Another reference frame is provided by the cosmic microwave background (CMB). The Milky Way is moving at 552 ± 6 km/s[13] with respect to the photons of the CMB, toward 10.5 right ascension, −24° declination (J2000 epoch, near the center of Hydra). This motion is observed by satellites such as the Cosmic Background Explorer (COBE) and the Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) as a dipole contribution to the CMB, as photons in equilibrium in the CMB frame get blue-shifted in the direction of the motion and red-shifted in the opposite direction.[13]

Etymology and mythology
Main articles: List of names for the Milky Way and Milky Way (mythology)
In western culture the name "Milky Way" is derived from its appearance as a dim un-resolved "milky" glowing band arching across the night sky. The term is a translation of the Classical Latin via lactea, in turn derived from the Hellenistic Greek γαλαξίας, short for γαλαξίας κύκλος (pr. galaktikos kyklos, "milky circle"). The Ancient Greek γαλαξίας (galaxias), from root γαλακτ-, γάλα (milk) + -ίας (forming adjectives), is also the root of "galaxy", the name for our, and later all such, collections of stars.[18][154][155][156] The Milky Way "milk circle" was just one of 11 circles the Greeks identified in the sky, others being the zodiac, the meridian, the horizon, the equator, the tropics of Cancer and Capricorn, Arctic and Antarctic circles, and two colure circles passing through both poles.

In Meteorologica (DK 59 A80), Aristotle (384–322 BC) wrote that the Greek philosophers Anaxagoras (ca. 500–428 BC) and Democritus (460–370 BC) proposed that the Milky Way might consist of distant stars. However, Aristotle himself believed the Milky Way to be caused by "the ignition of the fiery exhalation of some stars which were large, numerous and close together" and that the "ignition takes place in the upper part of the atmosphere, in the region of the world which is continuous with the heavenly motions."[158] The Neoplatonist philosopher Olympiodorus the Younger (c. 495–570 A.D.) criticized this view, arguing that if the Milky Way were sublunary it should appear different at different times and places on Earth, and that it should have parallax, which it does not. In his view, the Milky Way was celestial. This idea would be influential later in the Islamic world.[159]

The Persian astronomer Abū Rayhān al-Bīrūnī (973–1048) proposed that the Milky Way is "a collection of countless fragments of the nature of nebulous stars".[160] The Andalusian astronomer Avempace (d. 1138) proposed the Milky Way to be made up of many stars but appears to be a continuous image due to the effect of refraction in the Earth’s atmosphere, citing his observation of a conjunction of Jupiter and Mars in 1106 or 1107 as evidence.[158] Ibn Qayyim Al-Jawziyya (1292–1350) proposed that the Milky Way is "a myriad of tiny stars packed together in the sphere of the fixed stars" and that these stars are larger than planets.[161]

According to Jamil Ragep, the Persian astronomer Naṣīr al-Dīn al-Ṭūsī (1201–1274) in his Tadhkira writes: "The Milky Way, i.e. the Galaxy, is made up of a very large number of small, tightly clustered stars, which, on account of their concentration and smallness, seem to be cloudy patches. Because of this, it was likened to milk in color."[162]

Actual proof of the Milky Way consisting of many stars came in 1610 when Galileo Galilei used a telescope to study the Milky Way and discovered that it was composed of a huge number of faint stars.[163][164] In a treatise in 1755, Immanuel Kant, drawing on earlier work by Thomas Wright,[165] speculated (correctly) that the Milky Way might be a rotating body of a huge number of stars, held together by gravitational forces akin to the Solar System but on much larger scales.[166] The resulting disk of stars would be seen as a band on the sky from our perspective inside the disk. Kant also conjectured that some of the nebulae visible in the night sky might be separate "galaxies" themselves, similar to our own. Kant referred to both the Milky Way and the "extragalactic nebulae" as "island universes", a term still current up to the 1930s.[167][168][169]

The first attempt to describe the shape of the Milky Way and the position of the Sun within it was carried out by William Herschel in 1785 by carefully counting the number of stars in different regions of the visible sky. He produced a diagram of the shape of the Milky Way with the Solar System close to the center.[170]

In 1845, Lord Rosse construct

Posted by !!! Painting with Light !!! #schauer on 2014-10-19 14:40:33

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Milkyway Oberdiendorf

Milkyway Oberdiendorf

Quelle:
de.wikipedia.org/wiki/Milchstra%C3%9Fe

en.wikipedia.org/wiki/Milky_Way

Die Milchstraße, auch Galaxis, ist die Galaxie, in der sich unser Sonnensystem mit der Erde befindet. Entsprechend ihrer Form als flache Scheibe, die aus Milliarden von Sternen besteht, ist die Milchstraße von der Erde aus als bandförmige Aufhellung am Nachthimmel sichtbar, die sich über 360° erstreckt. Ihrer Struktur nach zählt die Milchstraße zu den Balkenspiralgalaxien.
Den Namen Milchstraßensystem trägt unser Sternsystem nach der Milchstraße, die als freiäugige Innenansicht des Systems von der Erde aus wie ein quer über das Firmament gesetzter milchiger Pinselstrich erscheint. Dass dieses weißliche Band sich in Wirklichkeit aus unzähligen einzelnen Sternen zusammensetzt, wurde erst 1609 von Galileo Galilei erkannt, der die Erscheinung als Erster durch ein Fernrohr betrachtete. Es sind nach heutiger Schätzung ca. 100 bis 300 Milliarden Sterne.

Schon im Altertum war die Milchstraße als heller, schmaler Streifen am Nachthimmel bekannt. Ihr altgriechischer Name galaxias (γαλαξίας) – von dem auch der heutige Fachausdruck „Galaxis“ stammt – ist von dem Wort gala (γάλα, Milch) abgeleitet.[1] Wie dem deutschen Wort „Milchstraße“ liegt also auch dem altgriechischen Begriff das „milchige“ Aussehen zugrunde.

Eine antike griechische Sage versucht, diesen Begriff mythologisch zu erklären: Danach habe Zeus seinen Sohn Herakles, den ihm die sterbliche Frau Alkmene geschenkt hatte, an der Brust seiner göttlichen Frau Hera trinken lassen, als diese schlief. Herakles sollte auf diese Weise göttliche Kräfte erhalten. Aber er saugte so ungestüm, dass Hera erwachte und den ihr fremden Säugling zurückstieß; dabei wurde ein Strahl ihrer Milch über den ganzen Himmel verspritzt.

Einer germanischen Sage zufolge erhielt die Milchstraße nach dem Gott des Lichtes, Heimdall, auch Iring genannt, den Namen Iringsstraße (laut Felix Dahn, Walhall – germanische Götter- und Heldensagen). Die afrikanischen San gaben der Milchstraße den Namen „Rückgrat der Nacht“.

Zur ersten Vorstellung der Scheibenform des Milchstraßensystems gelangte bereits Wilhelm Herschel im Jahr 1785 aufgrund systematischer Sternzählungen (Stellarstatistik). Diese Methode konnte aber nicht zu einem realistischen Bild führen, da das Licht weiter entfernter Sterne stark durch interstellare Staubwolken abgeschwächt wird, ein Effekt, dessen wahre Bedeutung erst in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts vollständig erfasst wurde. Durch Untersuchungen zur Verteilung der Kugelsternhaufen im Raum gelangte Harlow Shapley 1919 zu realistischen Abschätzungen der Größe des Milchstraßensystems und zu der Erkenntnis, dass die Sonne nicht – wie bis dahin, z. B. von Jacobus Kapteyn, angenommen – im Zentrum der Galaxis sitzt, sondern eher an deren Rand. Edwin Hubbles Messungen der Entfernungen von Spiralnebeln zeigten, dass diese außerhalb des Milchstraßensystems liegen und tatsächlich wie dieses eigenständige Galaxien sind.
Das Band der Milchstraße erstreckt sich als unregelmäßig breiter, schwach milchig-heller Streifen über dem Firmament.[2] Seine Erscheinung rührt daher, dass in ihm mit bloßem Auge keine Einzelsterne wahrgenommen werden, sondern eine Vielzahl lichtschwacher Sterne der galaktischen Scheibe und des Bulges (in Richtung des galaktischen Zentrums). Von der Südhalbkugel aus steht das helle Zentrum der Milchstraße hoch am Himmel, während man von der Nordhalbkugel zum Rand hin blickt. Daher kann man das Band der Milchstraße am besten von der Südhalbkugel aus beobachten. Im Dezember und Januar kann der hellste Bereich der Milchstraße nicht oder nur sehr schlecht beobachtet werden, weil sich die Sonne zwischen dem Zentrum der Galaxis und der Erde befindet. Gute Beobachtungsbedingungen sind bei klarer Luft und bei nur geringer Lichtverschmutzung durch künstliche Lichtquellen gegeben. Alle der maximal 6000 mit bloßem Auge sichtbaren Sterne des Nachthimmels gehören zum Milchstraßensystem.

Das Milchstraßenband verläuft unter anderem durch die Sternbilder Schütze (in dieser Richtung liegt auch das galaktische Zentrum), Adler, Schwan, Kassiopeia, Perseus, Fuhrmann, Zwillinge, Orion, Kiel des Schiffs, Zentaur, Kreuz des Südens und Skorpion. Die mittlere Ebene des Milchstraßensystems ist gegenüber dem Himmelsäquator um einen Winkel von etwa 63° gekippt.

Astronomen verwenden gelegentlich ein spezielles, an die Geometrie des Milchstraßensystems angepasstes galaktisches Koordinatensystem, bestehend aus Länge l und Breite b. Die galaktische Breite beträgt 0° in der Ebene des Milchstraßensystems, +90° am galaktischen Nordpol und −90° am galaktischen Südpol. Die galaktische Länge, die ebenfalls in Grad angegeben wird, hat ihren Ursprung (l = 0°) in Richtung des galaktischen Zentrums und nimmt nach Osten hin zu.

Die Erforschung der Struktur des Milchstraßensystems ist schwieriger als die der Strukturen anderer Galaxien, da Beobachtungen nur von einem Punkt innerhalb der Scheibe gemacht werden können. Wegen der erwähnten Absorption sichtbaren Lichts durch interstellaren Staub ist es nicht möglich, durch visuelle Beobachtungen ein vollständiges Bild des Milchstraßensystems zu erhalten. Große Fortschritte wurden erst gemacht, als Beobachtungen in anderen Wellenlängenbereichen, insbesondere im Radiofrequenzbereich und im Infraroten möglich wurden. Dennoch sind viele Details des Aufbaus der Galaxis noch nicht bekannt.

Das Milchstraßensystem wurde früher als vier- oder fünfarmig betrachtet, nun gilt es als zweiarmige Balkenspiralgalaxie.[3] Es besteht aus etwa 100 bis 300 Milliarden Sternen und großen Mengen interstellarer Materie, die nochmals 600 Millionen bis einige Milliarden Sonnenmassen ausmacht (die Anzahl der Sterne und damit auch die Gesamtmasse unserer Galaxis kann auf Basis von Berechnungen und Beobachtungen nur geschätzt werden, woraus sich der große Toleranzbereich der Zahlen ergibt). Die Masse dieses inneren Bereichs der Galaxis wird mit ungefähr 180 Milliarden Sonnenmassen veranschlagt. Ihre Ausdehnung in der galaktischen Ebene beträgt etwa 100.000 Lichtjahre (30 kpc), die Dicke der Scheibe etwa 3000 Lichtjahre (920 pc) und die der zentralen Ausbauchung (engl. Bulge) etwa 16.000 Lichtjahre (5 kpc). Zum Vergleich: Der Andromedanebel hat eine Ausdehnung von etwa 150.000 Lj. und das drittgrößte Mitglied der lokalen Gruppe, der Dreiecksnebel M 33, ca. 50.000 Lj. Die Angaben der Dicke müssen aber eventuell noch bis zum Doppelten nach oben korrigiert werden, wie der australische Wissenschaftler Bryan Gaensler und sein Team im Januar 2008 äußerten.[4][5] Aus der Bewegung interstellaren Gases und der Sternverteilung im Bulge ergibt sich für diesen eine längliche Form. Dieser Balken bildet mit der Verbindungslinie des Sonnensystems zum Zentrum des Milchstraßensystems einen Winkel von 45°. Die Galaxis ist also vermutlich eine Balkenspiralgalaxie vom Hubble-Typ SBc. Gemäß einer Bestimmung mithilfe des Infrarot-Weltraumteleskops Spitzer ist die Balkenstruktur mit einer Ausdehnung von 27.000 Lichtjahren überraschend lang.

Basierend auf der bekannten Umlaufzeit der Sonne und ihrem Abstand vom galaktischen Zentrum kann nach dem dritten keplerschen Gesetz zumindest die Gesamtmasse berechnet werden, die sich innerhalb der Sonnenbahn befindet.[6] Die Gesamtmasse des Milchstraßensystems wird auf etwa 400 Milliarden Sonnenmassen geschätzt,[7][8] damit ist sie neben dem Andromedanebel (800 Milliarden Sonnenmassen) die massereichste Galaxie der Lokalen Gruppe.

Galaktischer Halo
Umgeben ist die Galaxis vom kugelförmigen galaktischen Halo mit einem Durchmesser von etwa 165.000 Lichtjahren (50 kpc), einer Art von galaktischer „Atmosphäre“. In ihm befinden sich neben den etwa 150 bekannten Kugelsternhaufen nur weitere alte Sterne, darunter RR Lyrae-Veränderliche, und Gas sehr geringer Dichte. Ausnahme sind die heißen Blue-Straggler-Sterne. Dazu kommen große Mengen Dunkle Materie mit etwa 1 Billion Sonnenmassen, darunter auch so genannte MACHOs. Anders als die galaktische Scheibe ist der Halo weitgehend staubfrei und enthält fast ausschließlich Sterne der älteren, metallarmen Population II, deren Orbit sehr stark gegen die galaktische Ebene geneigt ist. Das Alter des inneren Teils des Halo wurde in einer im Mai 2012 vorgestellten neuen Methode zur Altersbestimmung vom Space Telescope Science Institute in Baltimore mit 11,4 Milliarden Jahren (mit einer Unsicherheit von 0,7 Milliarden Jahren) angegeben. Dem Astronomen Jason Kalirai vom Space Telescope Science Institute gelang diese Altersbestimmung durch den Vergleich der Halo-Zwerge der Milchstraße mit den gut untersuchten Zwergen im Kugelsternhaufen Messier 4, die im Sternbild Skorpion liegen.[9]

Galaktische Scheibe
Der Großteil der Sterne innerhalb der Galaxis ist annähernd gleichmäßig auf die galaktische Scheibe verteilt. Sie enthält im Gegensatz zum Halo vor allem Sterne der Population I, welche sich durch einen hohen Anteil schwerer Elemente auszeichnen.

Spiralarme
Teil der Scheibe sind auch die für das Milchstraßensystem charakteristischen Spiralarme. In den Spiralarmen befinden sich enorme Ansammlungen von Wasserstoff und auch die größten HII-Regionen, die Sternentstehungsgebiete der Galaxis. Daher befinden sich dort auch viele Protosterne, junge Sterne des T-Tauri-Typs und Herbig-Haro-Objekte. Während ihrer Lebenszeit bewegen sich Sterne von ihren Geburtsstätten weg und verteilen sich auf die Scheibe. Besonders massereiche und leuchtkräftige Sterne entfernen sich allerdings aufgrund ihrer kürzeren Lebensdauer nicht so weit von den Spiralarmen, weswegen diese hervortreten. Daher gehören zu den dort befindlichen stellaren Objekten vor allem Sterne der Spektralklassen O und B, Überriesen und Cepheiden, alle jünger als 100 Millionen Jahre. Sie stellen jedoch nur etwa ein Prozent der Sterne im Milchstraßensystem. Der größte Teil der Masse der Galaxis besteht aus alten, massearmen Sternen. Der „Zwischenraum“ zwischen den Spiralarmen ist also nicht leer, sondern ist einfach nur weniger leuchtstark.
Die Spiralstruktur der Galaxis konnte durch die Beobachtung der Verteilung von neutralem Wasserstoff bestätigt werden. Die entdeckten Spiralarme wurden nach den in ihrer Richtung liegenden Sternbildern benannt.

Die Zeichnung rechts stellt den Aufbau des Milchstraßensystems schematisch dar. Das Zentrum ist im sichtbaren Licht nicht direkt beobachtbar, ebenso wie der hinter ihm liegende Bereich. Die Sonne (gelber Kreis) liegt zwischen den Spiralarmen Sagittarius (nach Sternbild Schütze) und Perseus im Orionarm. Vermutlich ist dieser Arm nicht vollständig, siehe braune Linie in der Abbildung. Im Verhältnis zu dieser unmittelbaren Umgebung bewegt sich die Sonne mit etwa 30 km/s in Richtung des Sternbildes Herkules. Der innerste Arm ist der Norma-Arm (nach Sternbild Winkelmaß, auch 3-kpc-Arm), der äußerste (nicht in der Abbildung) ist der Cygnus-Arm (nach Sternbild Schwan), welcher vermutlich die Fortsetzung des Scutum-Crux-Arms (nach Sternbildern Schild und Kreuz des Südens) ist .

Wissenschaftler der Universität von Wisconsin veröffentlichten im Juni 2008 Auswertungen von Infrarotaufnahmen des Spitzer-Teleskopes, die das Milchstraßensystem nun als zweiarmige Galaxie darstellen. Sagittarius und Norma sind in dieser Darstellung nur noch als dünne Nebenarme erkenntlich, da diese nur durch eine überschüssige Verteilung von Gas gekennzeichnet sind während die restlichen beiden Arme durch eine hohe Dichte alter rötlicher Sterne gekennzeichnet sind.[10] Eine jüngere Untersuchung der Verteilung von Sternentstehungsgebieten und junger Sterne scheint hingegen die bekannte vierarmige Struktur der Milchstraße zu bestätigen.[11] Die Milchstraße besteht daher scheinbar aus vier Spiralarmen die sich primär durch Gaswolken und junge Sterne abzeichnen, wobei zwei Arme zusätzlich durch eine hohe Konzentration älterer Sterne charakterisiert sind. Neben diesen unterschiedlichen Auffassungen bezüglich der Struktur der Galaxis sollte beachtet werden, dass ein klar definiertes logarithmisches Spiralmuster nur in seltenen Fällen bei anderen Spiralgalaxien über die Gesamtheit der Scheibe beobachtet werden kann und die vorhandenen Arme oft extreme Abzweigungen, Verästelungen und Verschränkungen aufweisen.[12][13] Die wahrscheinliche Natur des lokalen Arms als solche Unregelmäßigkeit ist ein Hinweis darauf, dass solche Strukturen in der Milchstraße häufig auftreten könnten.[14]

Welche Prozesse für die Entstehung der Spiralstruktur verantwortlich sind, ist bislang noch nicht eindeutig geklärt. Jedoch ist klar, dass die zu den Spiralarmen gehörigen Sterne keine starre Struktur sind, die sich in Formation um das galaktische Zentrum dreht. Wäre dies der Fall, würde sich die Spiralstruktur des Milchstraßensystems und anderer Spiralgalaxien aufgrund der unterschiedlichen Bahngeschwindigkeiten innerhalb relativ kurzer Zeit aufwickeln und unkenntlich werden. Eine Erklärung bietet die Dichtewellentheorie, nach der die Spiralarme Zonen erhöhter Materiedichte und Sternentstehung sind, die sich unabhängig von den Sternen durch die Scheibe bewegen. Die durch die Spiralarme verursachten Störungen in den Bahnen der Sterne können zu Lindblad-Resonanzen führen.

Sterne der galaktischen Scheibe
Die zur Population I zählenden Sterne der galaktischen Scheibe lassen sich mit zunehmender Streuung um die Hauptebene und Alter in drei Unterpopulationen einteilen. Die so genannte „Thin Disk“ in einem Bereich von 700 bis 800 Lichtjahren über und unterhalb der galaktischen Ebene enthält neben den oben genannten leuchtkräftigen Sternen der Spiralarme, die sich nur maximal 500 Lichtjahre von der Ebene entfernen, Sterne der Spektralklassen A und F, einige Riesen der Klassen A, F, G und K, sowie Zwergsterne der Klassen G, K und M und auch einige Weiße Zwerge. Die Metallizität dieser Sterne ist vergleichbar mit der der Sonne, meist aber auch doppelt so hoch, ihr Alter liegt bei etwa einer Milliarde Jahren.

Eine weitere Gruppe ist die der mittelalten Sterne (Alter bis zu fünf Milliarden Jahre). Dazu zählen die Sonne und weitere Zwergsterne der Spektraltypen G, K und M, sowie einige Unter- und Rote Riesen. Der Metallgehalt ist hier deutlich geringer mit nur etwa 50 bis 100 Prozent dessen der Sonne. Auch ist die Bahnexzentrizität der galaktischen Orbits dieser Sterne höher und sie befinden sich nicht weiter als 1500 Lichtjahre über oder unterhalb der galaktischen Ebene.

Zwischen maximal 2500 Lichtjahren ober- und unterhalb der Hauptebene erstreckt sich die „Thick Disk“. Dort befinden sich rote K- und M-Zwerge, Weiße Zwerge, sowie einige Unterriesen und Rote Riesen, aber auch langperiodische Veränderliche. Ihr Alter erreicht bis zu zehn Milliarden Jahre und sie sind vergleichsweise metallarm (etwa ein Viertel der Sonnenmetallizität). Diese Population ähnelt auch vielen Sternen im Bulge.

Die galaktische Scheibe ist nicht vollkommen gerade, durch gravitative Wechselwirkung mit den Magellanschen Wolken ist sie leicht in deren Richtung gebogen.

Das Zentrum des Milchstraßensystems liegt im Sternbild Schütze und ist hinter dunklen Staub- und Gaswolken verborgen, so dass es im sichtbaren Licht nicht direkt beobachtet werden kann. Beginnend in den 1950er Jahren ist es gelungen, im Radiowellenbereich sowie mit Infrarotstrahlung und Röntgenstrahlung zunehmend detailreichere Bilder aus der nahen Umgebung des galaktischen Zentrums zu gewinnen. Man hat dort eine starke Radioquelle entdeckt, bezeichnet als Sagittarius A* (Sgr A*), die aus einem sehr kleinen Gebiet strahlt. Diese Massenkonzentration wird von einer Gruppe von Sternen in einem Radius von weniger als einem halben Lichtjahr mit einer Umlaufzeit von etwa 100 Jahren sowie einem Schwarzen Loch mit 1300 Sonnenmassen in drei Lichtjahren Entfernung umkreist. Der dem zentralen Schwarzen Loch am nächsten liegende Stern S2 umläuft das galaktische Zentrum in einer Entfernung von etwa 17 Lichtstunden in einem Zeitraum von nur 15,2 Jahren. Seine Bahn konnte inzwischen über einen vollen Umlauf hinweg beobachtet werden. Aus den Beobachtungen der Bewegungen der Sterne des zentralen Sternhaufens ergibt sich, dass sich innerhalb dieser Region von 15,4 Millionen km Durchmesser eine Masse von geschätzten 4,31 Millionen Sonnenmassen befinden muss.[15] Die im Rahmen der Relativitätstheorie plausibelste und einzige mit allen Beobachtungen konsistente Erklärung für diese große Massenkonzentration ist die Anwesenheit eines Schwarzen Lochs.

Am 9. November 2010 machte Doug Finkbeiner vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics bekannt, dass er zwei riesenhafte kugelförmige Blasen entdeckt habe, die aus der Mitte der Milchstraße nach Norden und Süden hinausgreifen. Die Entdeckung ist mit der Hilfe von Daten des Fermi Gamma-ray Space Telescope gelungen. Der Durchmesser der Blasen beträgt jeweils etwa 25.000 Lichtjahre; sie erstrecken sich am südlichen Nachthimmel von der Jungfrau bis zum Kranich. Ihr Ursprung ist bisher noch nicht geklärt.[16][17]

Größenvergleich
Man bekommt eine anschauliche Vorstellung von der Größe unserer Galaxis mit ihren 100 bis 300 Milliarden Sternen, wenn man sie sich im Maßstab 1:1017 verkleinert als Schneetreiben auf einem Gebiet von 10 km Durchmesser und einer Höhe von etwa 1 km im Mittel vorstellt. Jede Schneeflocke entspricht dabei einem Stern und es gibt etwa drei Stück pro Kubikmeter. Unsere Sonne hätte in diesem Maßstab einen Durchmesser von etwa 10 nm, wäre also kleiner als ein Virus. Selbst die Plutobahn, die sich im Mittel etwa 40-mal so weit von der Sonne befindet wie die Bahn der Erde, läge mit einem Durchmesser von 0,1 mm an der Grenze der visuellen Sichtbarkeit. Pluto selbst hätte ebenso wie die Erde lediglich atomare Dimension. Damit demonstriert dieses Modell auch die geringe durchschnittliche Massendichte unserer Galaxis.
Die Sonne umkreist das Zentrum des Milchstraßensystems in einem Abstand von 25.000 bis 28.000 Lichtjahren (≈ 250 Em oder 7,94 ± 0,42 kpc)[18] und befindet sich nördlich der Mittelebene der galaktischen Scheibe innerhalb des Orion-Arms, in einem weitgehend staubfreien Raumgebiet, das als „Lokale Blase“ bekannt ist. Für einen Umlauf um das Zentrum der Galaxis, ein so genanntes galaktisches Jahr, benötigt sie 220 bis 240 Millionen Jahre, was einer Rotationsgeschwindigkeit von etwa 220 km/s entspricht. Die Erforschung dieser Rotation ist mittels der Eigenbewegung und der Radialgeschwindigkeit vieler Sterne möglich; aus ihnen wurden um 1930 die Oortschen Rotationsformeln abgeleitet. Heutzutage kann auch die durch die Umlaufbewegung des Sonnensystems bedingte scheinbare Bewegung des Milchstraßenzentrums gegenüber Hintergrundquellen direkt beobachtet werden, so dass die Umlaufgeschwindigkeit des Sonnensystems unmittelbar messbar ist.[19] Neuere Messungen haben eine Umlaufgeschwindigkeit von ca. 267 km/s (961.200 km/h) ergeben.[20]

Das Sonnensystem umläuft das galaktische Zentrum nicht auf einer ungestörten ebenen Keplerbahn. Die in der Scheibe des Milchstraßensystems verteilte Masse übt eine starke Störung aus, so dass die Sonne zusätzlich zu ihrer Umlaufbahn um das Zentrum auch regelmäßig durch die Scheibe auf und ab oszilliert. Die Scheibe durchquert sie dabei etwa alle 30 bis 45 Millionen Jahre einmal.[21] Vor ca. 1,5 Millionen Jahren hat sie die Scheibe in nördlicher Richtung passiert und befindet sich jetzt etwa 65 Lichtjahre (ca. 20 pc)[22] über ihr. Die größte Entfernung wird etwa 250 Lichtjahre (80 pc) betragen, dann kehrt sich die Bewegung wieder um.[21]

Größere datierbare Krater auf der Erde sowie erdgeschichtliche Massenaussterben scheinen eine Periodizität von 34 bis 37 Millionen Jahren aufzuweisen, was auffällig mit der Periodizität der Scheibenpassagen übereinstimmt. Möglicherweise stören während einer Scheibendurchquerung die in Scheibennähe stärker werdenden Gravitationsfelder die Oortsche Wolke des Sonnensystems, so dass eine größere Anzahl von Kometen ins innere Sonnensystem gelangt und die Anzahl schwerer Impakte auf der Erde zunimmt. Die betreffenden Perioden sind jedoch bisher nicht genau genug bekannt, um definitiv einen Zusammenhang festzustellen;[21] neuere Ergebnisse (Scheibendurchgang alle 42 ± 2 Millionen Jahre) sprechen eher dagegen.[23] Eine neue Studie des Max-Planck Instituts für Astronomie hat gezeigt, dass es sich bei der scheinbaren Periodizität der Einschläge um statistische Artefakte handelt und es keinen solchen Zusammenhang gibt.

Um das Milchstraßensystem herum sind einige Zwerggalaxien versammelt. Die bekanntesten davon sind die Große und die Kleine Magellansche Wolke, mit denen das Milchstraßensystem über eine etwa 300.000 Lichtjahre lange Wasserstoffgasbrücke, dem Magellanschen Strom, verbunden ist.

Die dem Milchstraßensystem am nächsten gelegene Galaxie ist der Canis-Major-Zwerg, mit einer Entfernung von 42.000 Lichtjahren vom Zentrum des Milchstraßensystems und 25.000 Lichtjahren von unserem Sonnensystem. Die Zwerggalaxie wird zurzeit von den Gezeitenkräften des Milchstraßensystems auseinandergerissen und hinterlässt dabei ein Filament aus Sternen, das sich um die Galaxis windet, den so genannten Monoceros-Ring. Ob es sich dabei allerdings tatsächlich um die Überreste einer Zwerggalaxie oder um eine zufällige, projektionsbedingte Häufung handelt, ist derzeit noch nicht sicher. Andernfalls wäre die 50.000 Lichtjahre vom galaktischen Zentrum entfernte Sagittarius-Zwerggalaxie die nächste Galaxie, die ebenfalls gerade durch das Milchstraßensystem einverleibt wird.

Das Milchstraßensystem verleibt sich beständig Zwerggalaxien ein und nimmt dadurch an Masse zu. Während der Verschmelzung hinterlassen die Zwergsysteme Ströme aus Sternen und interstellarer Materie, die durch die Gezeitenkräfte des Milchstraßensystems aus den kleinen Galaxien herausgerissen werden (siehe auch: Wechselwirkende Galaxien). Dadurch entstehen Strukturen wie der Magellansche Strom, der Monoceros-Ring und der Virgo-Strom, sowie die anderen Hochgeschwindigkeitswolken in der Umgebung unserer Galaxis.

Lokale Gruppe
Mit der Andromeda-Galaxie, dem Dreiecksnebel (M 33) und einigen anderen kleineren Galaxien bildet das Milchstraßensystem die Lokale Gruppe, wobei das Milchstraßensystem die massereichste Galaxie darunter ist, obwohl es nicht die größte Ausdehnung besitzt. Die Lokale Gruppe ist Bestandteil des Virgo-Superhaufens, der nach dem Virgohaufen in seinem Zentrum benannt ist. Auf diesen bewegt sich die Lokale Gruppe zu. Der lokale Superhaufen strebt mit anderen Großstrukturen dem Shapley-Superhaufen entgegen (die frühere Annahme, Ziel dieses Strebens sei der Große Attraktor, ist überholt).[25]

Die Andromeda-Galaxie ist eine der wenigen Galaxien im Universum, deren Spektrum eine Blauverschiebung aufweist: Die Andromeda-Galaxie und das Milchstraßensystem bewegen sich mit einer Geschwindigkeit von 120 km/s aufeinander zu. Allerdings gibt die Blauverschiebung nur Aufschluss über die Geschwindigkeitskomponente parallel zur Verbindungslinie beider Systeme, während die Komponente senkrecht zu dieser Linie unbekannt ist. Vermutlich werden die beiden Galaxien in etwa drei Milliarden Jahren zusammenstoßen und zu einer größeren Galaxie verschmelzen. Für den Ablauf der Kollision können mangels Kenntnis der Raumgeschwindigkeiten und wegen der Komplexität der beim Zusammenstoß ablaufenden Prozesse nur Wahrscheinlichkeitsaussagen gemacht werden.[26] Nach der Verschmelzung der beiden Galaxien wird das Endprodukt voraussichtlich eine massereiche elliptische Galaxie sein. Als Name für diese Galaxie wird von Cox-Loeb 2008 in ihrem Artikel der Arbeitsname „Milkomeda“ benutzt, eine Verschmelzung des englischen Milky Way und Andromeda.[26]

Alter
Messungen aus dem Jahr 2004 zufolge ist das Milchstraßensystem etwa 13,6 Milliarden Jahre alt. Die Genauigkeit dieser Abschätzung, die das Alter anhand des Berylliumanteils einiger Kugelsternhaufen bestimmt, wird mit etwa 800 Millionen Jahren angegeben. Da das Alter des Universums von 13,8 Milliarden Jahren als recht verlässlich bestimmt gilt, hieße das, dass die Entstehung der Milchstraße auf die Frühzeit des Universums datiert.

2007 wurde zunächst für den Stern HE 1523-0901 im galaktischen Halo von der ESO-Sternwarte in Hamburg ein Alter von 13,2 Milliarden Jahren festgestellt[27]. 2014 wurde dann für den Stern SM0313, 6000 Lj von der Erde entfernt, von der Australian National University ein Alter von 13,6 Milliarden Jahren dokumentiert. Als älteste bekannte Objekte der Milchstraße setzen diese Datierungen eine unterste Grenze, die im Bereich der Messgenauigkeit der Abschätzung von 2004 liegt.

Nach derselben Methode kann das Alter der dünnen galaktischen Scheibe durch die ältesten dort gemessenen Objekte abgeschätzt werden, wodurch sich ein Alter von etwa 8,8 Milliarden Jahren mit einer Schätzbreite von etwa 1,7 Milliarden Jahren ergibt. Auf dieser Basis ergäbe sich eine zeitliche Lücke von etwa drei bis sieben Milliarden Jahren zwischen der Bildung des galaktischen Zentrums und der äußeren Scheibe.

The Milky Way is the galaxy that contains our Solar System.[15][16][17][nb 1] Its name “milky” is derived from its appearance as a dim glowing band arching across the night sky in which the naked eye cannot distinguish individual stars. The term “Milky Way” is a translation of the Latin via lactea, from the Greek γαλαξίας κύκλος (galaxías kýklos, "milky circle").[18][19][20] From Earth, the Milky Way appears as a band because its disk-shaped structure is viewed from within. Galileo Galilei first resolved the band of light into individual stars with his telescope in 1610. Up until the early 1920s, most astronomers thought that all of the stars in the universe were contained inside of the Milky Way. Following the 1920 Great Debate between the astronomers Harlow Shapley and Heber Curtis,[21] observations by Edwin Hubble definitively showed that the Milky Way is just one of many billions of galaxies.[22]

The Milky Way is a barred spiral galaxy some 100,000–120,000 light-years in diameter, which contains 100–400 billion stars. It may contain at least as many planets as well.[23][24] The Solar System is located within the disk, about 27,000 light-years away from the Galactic Center, on the inner edge of one of the spiral-shaped concentrations of gas and dust called the Orion Arm. The stars in the inner ≈10,000 light-years form a bulge and one or more bars that radiate from the bulge. The very center is marked by an intense radio source, named Sagittarius A*, which is likely to be a supermassive black hole.

Stars and gases at a wide range of distances from the Galactic Center orbit at approximately 220 kilometers per second. The constant rotation speed contradicts the laws of Keplerian dynamics and suggests that much of the mass of the Milky Way does not emit or absorb electromagnetic radiation. This mass has been given the name “dark matter”.[25] The rotational period is about 240 million years at the position of the Sun.[11] The Milky Way as a whole is moving at a velocity of approximately 600 km per second with respect to extragalactic frames of reference. The oldest known star in the Milky Way is at least 13.82 [26] billion years old and thus must have formed shortly after the Big Bang.[7]

Surrounded by several smaller satellite galaxies, the Milky Way is part of the Local Group of galaxies, which forms a subcomponent of the Virgo Supercluster, which again forms a subcomponent of the Laniakea supercluster.
When observing the night sky, the term “Milky Way” is limited to the hazy band of white light some 30 degrees wide arcing across the sky.[29] Although all of the individual stars that can be seen in the entire sky with the naked eye are part of the Milky Way Galaxy,[30] the light in this band originates from the accumulation of un-resolved stars and other material when viewed in the direction of the Galactic plane. Dark regions within the band, such as the Great Rift and the Coalsack, correspond to areas where light from distant stars is blocked by interstellar dust.

The Milky Way has a relatively low surface brightness. Its visibility can be greatly reduced by background light such as light pollution or stray light from the Moon. It is readily visible when the limiting magnitude is +5.1 or better and shows a great deal of detail at +6.1.[31] This makes the Milky Way difficult to see from any brightly lit urban or suburban location, but very prominent when viewed from a rural area when the Moon is below the horizon.[nb 2]

As viewed from Earth, the visible region of the Milky Way’s Galactic plane occupies an area of the sky that includes 30 constellations. The center of the Milky Way lies in the direction of the constellation Sagittarius; it is here that the Milky Way is brightest. From Sagittarius, the hazy band of white light appears to pass westward to the Galactic anticenter in Auriga. The band then continues westward the rest of the way around the sky, back to Sagittarius. The band divides the night sky into two roughly equal hemispheres.

The Galactic plane is inclined by about 60 degrees to the ecliptic (the plane of Earth’s orbit). Relative to the celestial equator, it passes as far north as the constellation of Cassiopeia and as far south as the constellation of Crux, indicating the high inclination of Earth’s equatorial plane and the plane of the ecliptic, relative to the Galactic plane. The north Galactic pole is situated at right ascension 12h 49m, declination +27.4° (B1950) near β Comae Berenices, and the south Galactic pole is near α Sculptoris. Because of this high inclination, depending on the time of night and year, the arc of Milky Way may appear relatively low or relatively high in the sky. For observers from approximately 65 degrees north to 65 degrees south on Earth’s surface, the Milky Way passes directly overhead twice a day.
The stellar disk of the Milky Way Galaxy is approximately 100,000 ly (30 kpc) in diameter, and is, on average, about 1,000 ly (0.3 kpc) thick.[2][3] As a guide to the relative physical scale of the Milky Way, if it were reduced to 100 m in diameter, the Solar System, including the hypothesized Oort cloud, would be no more than 1 mm in width, about the size of a grain of sand. The nearest star, Proxima Centauri, would be 4.2 mm distant.[nb 3] Alternatively visualized, if the Solar System out to Neptune were the size of a US quarter (25mm), the Milky Way would have a diameter of 4,000 kilometers, or approximately the breadth of the United States.

Estimates for the mass of the Milky Way vary, depending upon the method and data used. At the low end of the estimate range, the mass of the Milky Way is 5.8×1011 solar masses (M☉), somewhat smaller than the Andromeda Galaxy.[33][34][35] Measurements using the Very Long Baseline Array in 2009 found velocities as large as 254 km/s for stars at the outer edge of the Milky Way.[36] As the orbital velocity depends on the total mass inside the orbital radius, this suggests that the Milky Way is more massive, roughly equaling the mass of Andromeda Galaxy at 7×1011 M☉ within 160,000 ly (49 kpc) of its center.[37] A 2010 measurement of the radial velocity of halo stars finds the mass enclosed within 80 kiloparsecs is 7×1011 M☉.[38] According to a study published in 2014, the mass of the entire Milky Way is estimated to be 8.5×1011 M☉,[39] which is about half the mass of the Andromeda Galaxy.[39]

Most of the mass of the Milky Way appears to be matter of unknown form that interacts with other matter through gravitational but not electromagnetic forces, which is dubbed dark matter. A dark matter halo is spread out relatively uniformly to a distance beyond one hundred kiloparsecs from the Galactic Center. Mathematical models of the Milky Way suggest that the total mass of the entire Galaxy lies in the range 1–1.5×1012 M☉.[8] More recent studies indicate a mass as large as 4.5×1012 M☉ [40] and as small as 0.8×1012 M☉.[41] The Milky Way contains at least 100 billion planets[42] and between 200 and 400 billion stars.[43][44] The exact figure depends on the number of very low-mass, or dwarf stars, which are hard to detect, especially at distances of more than 300 ly (90 pc) from the Sun. As a comparison, the neighboring Andromeda Galaxy contains an estimated one trillion (1012) stars.[45] Filling the space between the stars is a disk of gas and dust called the interstellar medium. This disk has at least a comparable extent in radius to the stars,[46] whereas the thickness of the gas layer ranges from hundreds of light years for the colder gas to thousands of light years for warmer gas.[47][48] Both gravitational microlensing and planetary transit observations indicate that there may be at least as many planets bound to stars as there are stars in the Milky Way[23][49] and microlensing measurements indicate that there are more rogue planets not bound to host stars than there are stars.[50][51] The Milky Way Galaxy contains at least one planet per star, resulting in 100–400 billion planets, according to a January 2013 study of the five-planet star system Kepler-32 with the Kepler space observatory.[24] A different January 2013 analysis of Kepler data estimated that at least 17 billion Earth-sized exoplanets reside in the Milky Way Galaxy.[52] On November 4, 2013, astronomers reported, based on Kepler space mission data, that there could be as many as 40 billion Earth-sized planets orbiting in the habitable zones of Sun-like stars and red dwarfs within the Milky Way Galaxy.[53][54][55] 11 billion of these estimated planets may be orbiting sun-like stars.[56] The nearest such planet may be 12 light-years away, according to the scientists.[53][54] Such Earth-sized planets may be more numerous than gas giants.[23] Besides exoplanets, "exocomets", comets beyond the Solar System, have also been detected and may be common in the Milky Way Galaxy.[52]

The disk of stars in the Milky Way does not have a sharp edge beyond which there are no stars. Rather, the concentration of stars decreases with distance from the center of the Milky Way. For reasons that are not understood, beyond a radius of roughly 40,000 ly (13 kpc) from the center, the number of stars per cubic parsec drops much faster with radius.[57] Surrounding the Galactic disk is a spherical Galactic Halo of stars and globular clusters that extends further outward, but is limited in size by the orbits of two Milky Way satellites, the Large and the Small Magellanic Clouds, whose closest approach to the Galactic Center is about 180,000 ly (55 kpc).[58] At this distance or beyond, the orbits of most halo objects would be disrupted by the Magellanic Clouds. Hence, such objects would probably be ejected from the vicinity of the Milky Way. The integrated absolute visual magnitude of the Milky Way is estimated to be −20.9.

The Milky Way consists of a bar-shaped core region surrounded by a disk of gas, dust and stars. The gas, dust and stars are organized in roughly logarithmic spiral arm structures (see Spiral arms below). The mass distribution within the Milky Way closely resembles the type SBc in the Hubble classification, which represents spiral galaxies with relatively loosely wound arms.[1] Astronomers first began to suspect that the Milky Way is a barred spiral galaxy, rather than an ordinary spiral galaxy, in the 1990s.[61] Their suspicions were confirmed by the Spitzer Space Telescope observations in 2005[62] that showed the Milky Way’s central bar to be larger than previously suspected.

Galactic quadrants
Main article: Galactic quadrant
A galactic quadrant, or quadrant of the galaxy, refers to one of four circular sectors in the division of the Milky Way. In actual astronomical practice, the delineation of the galactic quadrants is based upon the galactic coordinate system, which places the Sun as the pole of the mapping system.

Quadrants are described using ordinals—for example, "1st galactic quadrant",[63] "second galactic quadrant",[64] or "third quadrant of the Galaxy".[65] Viewing from the north galactic pole with 0 degrees (°) as the ray that runs starting from the Sun and through the Galactic Center, the quadrants are as follow:

1st galactic quadrant – 0° ≤ longitude (ℓ) ≤ 90°[66] 2nd galactic quadrant – 90° ≤ ℓ ≤ 180°[64] 3rd galactic quadrant – 180° ≤ ℓ ≤ 270°[65] 4th galactic quadrant – 270° ≤ ℓ ≤ 360° (0°)[63] The Sun is 26,000–28,000 ly (8.0–8.6 kpc) from the Galactic Center. This value is estimated using geometric-based methods or by measuring selected astronomical objects that serve as standard candles, with different techniques yielding various values within this approximate range.[10][67][68][69][70] In the inner few kpc (around 10,000 light-years radius) is a dense concentration of mostly old stars in a roughly spheroidal shape called the bulge.[71] It has been proposed that the Milky Way lacks a bulge formed due to a collision and merger between previous galaxies and that instead has a pseudobulge formed by its central bar.[72]

The Galactic Center is marked by an intense radio source named Sagittarius A*. The motion of material around the center indicates that Sagittarius A* harbors a massive, compact object.[73] This concentration of mass is best explained as a supermassive black hole[nb 4][10][67] with an estimated mass of 4.1–4.5 million times the mass of the Sun.[67] Observations indicate that there are supermassive black holes located near the center of most normal galaxies.[74][75]

The nature of the Milky Way’s bar is actively debated, with estimates for its half-length and orientation spanning from 1–5 kpc (3,000–16,000 ly) and 10–50 degrees relative to the line of sight from Earth to the Galactic Center.[69][70][76] Certain authors advocate that the Milky Way features two distinct bars, one nestled within the other.[77] In most galaxies, Wang et al. report, the rate of accretion of the supermassive black hole is slow, but the Milky Way seems to be an important exception. X-ray emission is aligned with the massive stars surrounding the central bar.[78] However, RR Lyr variables do not trace a prominent Galactic bar.[70][79][80] The bar may be surrounded by a ring called the "5-kpc ring" that contains a large fraction of the molecular hydrogen present in the Milky Way, as well as most of the Milky Way’s star-formation activity. Viewed from the Andromeda Galaxy, it would be the brightest feature of the Milky Way.[81]

In 2010, two gigantic spherical bubbles of high energy emission were detected to the north and the south of the Milky Way core, using data of the Fermi Gamma-ray Space Telescope. The diameter of each of the bubbles is about 25,000 light-years (7.7 kpc); they stretch up to Grus and to Virgo on the night-sky of the southern hemisphere.[82][83] Subsequently, observations with the Parkes Telescope at radio frequencies identified polarized emission that is associated with the Fermi bubbles. These observations are best interpreted as a magnetized outflow driven by star formation in the central 640 ly (200 pc) of the Milky Way.[84]

Spiral arms
Outside the gravitational influence of the Galactic bars, astronomers generally organize the structure of the interstellar medium and stars in the disk of the Milky Way into four spiral arms.[85] Spiral arms typically contain a higher density of interstellar gas and dust than the Galactic average as well as a greater concentration of star formation, as traced by H II regions[86][87] and molecular clouds.[88]

Maps of the Milky Way’s spiral structure are notoriously uncertain and exhibit striking differences.[60][85][87][89][90][91][92][93] Some 150 years after Alexander (1852)[94] first suggested that the Milky Way was a spiral, there is currently no consensus on the nature of the Milky Way’s spiral arms. Perfect logarithmic spiral patterns only crudely describe features near the Sun,[87][92] because galaxies commonly have arms that branch, merge, twist unexpectedly, and feature a degree of irregularity.[70][92][93] The possible scenario of the Sun within a spur / Local arm[87] emphasizes that point and indicates that such features are probably not unique, and exist elsewhere in the Milky Way.[92]

As in most spiral galaxies, each spiral arm can be described as a logarithmic spiral. Estimates of the pitch angle of the arms range from about 7° to 25°.[95][96] There are thought to be four spiral arms that all start near the Milky Way’s center. These are named as follows, with the positions of the arms shown in the image at right:
Two spiral arms, the Scutum–Centaurus arm and the Carina–Sagittarius arm, have tangent points inside the Sun’s orbit about the center of the Milky Way. If these arms contain an overdensity of stars compared to the average density of stars in the Galactic disk, it would be detectable by counting the stars near the tangent point. Two surveys of near-infrared light, which is sensitive primarily to red giants and not affected by dust extinction, detected the predicted overabundance in the Scutum–Centaurus arm but not in the Carina–Sagittarius arm: the Scutum-Centaurus Arm contains approximately 30% more red giants than would be expected in the absence of a spiral arm.[95][98] In 2008, Robert Benjamin of the University of Wisconsin–Whitewater used this observation to suggest that the Milky Way possesses only two major stellar arms: the Perseus arm and the Scutum–Centaurus arm. The rest of the arms contain excess gas but not excess old stars.[60] In December 2013, astronomers found that the distribution of young stars and star-forming regions matches the four-arm spiral description of the Milky Way.[99][100][101] Thus, the Milky Way appears to have two spiral arms as traced by old stars and four spiral arms as traced by gas and young stars. The explanation for this apparent discrepancy is unclear.[101]

The Near 3 kpc Arm (also called Expanding 3 kpc Arm or simply 3 kpc Arm) was discovered in the 1950s by astronomer van Woerden and collaborators through 21-centimeter radio measurements of HI (atomic hydrogen).[102][103] It was found to be expanding away from the center of the Milky Way at more than 50 km/s. It is located in the fourth galactic quadrant at a distance of about 5.2 kpc from the Sun and 3.3 kpc from the Galactic Center. The Far 3 kpc Arm was discovered in 2008 by astronomer Tom Dame (Harvard-Smithsonian CfA). It’s located in the first galactic quadrant at a distance of 3 kpc (about 10,000 ly) from the Galactic Center.[103][104]

A simulation published in 2011 suggested that the Milky Way may have obtained its spiral arm structure as a result of repeated collisions with the Sagittarius Dwarf Elliptical Galaxy.[105]

It has been suggested that the Milky Way contains two different spiral patterns: an inner one, formed by the Sagittarius arm, that rotates fast and an outer one, formed by the Carina and Perseus arms, whose rotation velocity is slower and whose arms are tightly wound. In this scenario, suggested by numerical simulations of the dynamics of the different spiral arms, the outer pattern would form an outer pseudoring[106] and the two patterns would be connected by the Cygnus arm.[107]

Outside of the major spiral arms is the Monoceros Ring (or Outer Ring), a ring of gas and stars torn from other galaxies billions of years ago. However, several members of the scientific community recently restated their position affirming the Monoceros structure is nothing more than an over-density produced by the flared and warped thick disk of the Milky Way.[108]

Halo
The Galactic disk is surrounded by a spheroidal halo of old stars and globular clusters, of which 90% lie within 100,000 light-years (30 kpc) of the Galactic Center.[109] However, a few globular clusters have been found farther, such as PAL 4 and AM1 at more than 200,000 light-years away from the Galactic Center. About 40% of the Milky Way’s clusters are on retrograde orbits, which means they move in the opposite direction from the Milky Way rotation.[110] The globular clusters can follow rosette orbits about the Milky Way, in contrast to the elliptical orbit of a planet around a star.[111]

Although the disk contains dust that obscures the view in some wavelengths, the halo component does not. Active star formation takes place in the disk (especially in the spiral arms, which represent areas of high density), but does not take place in the halo, as there is little gas cool enough to collapse into stars.[11] Open clusters are also located primarily in the disk.[112]

Discoveries in the early 21st century have added dimension to the knowledge of the Milky Way’s structure. With the discovery that the disk of the Andromeda Galaxy (M31) extends much further than previously thought,[113] the possibility of the disk of the Milky Way Galaxy extending further is apparent, and this is supported by evidence from the discovery of the Outer Arm extension of the Cygnus Arm[97][114] and of a similar extension of the Scutum-Centaurus Arm.[115] With the discovery of the Sagittarius Dwarf Elliptical Galaxy came the discovery of a ribbon of galactic debris as the polar orbit of the dwarf and its interaction with the Milky Way tears it apart. Similarly, with the discovery of the Canis Major Dwarf Galaxy, it was found that a ring of galactic debris from its interaction with the Milky Way encircles the Galactic disk.

On January 9, 2006, Mario Jurić and others of Princeton University announced that the Sloan Digital Sky Survey of the northern sky found a huge and diffuse structure (spread out across an area around 5,000 times the size of a full moon) within the Milky Way that does not seem to fit within current models. The collection of stars rises close to perpendicular to the plane of the spiral arms of the Milky Way. The proposed likely interpretation is that a dwarf galaxy is merging with the Milky Way. This galaxy is tentatively named the Virgo Stellar Stream and is found in the direction of Virgo about 30,000 light-years (9 kpc) away.[116]

Gaseous halo
In addition to the stellar halo, the Chandra X-ray Observatory, XMM-Newton, and Suzaku have provided evidence that there is a gaseous halo with a large amount of hot gas. The halo extends for hundreds of thousand of light years, much further than the stellar halo and close to the distance of the Large and Small Magellanic Clouds. The mass of this hot halo is nearly equivalent to the mass of the Milky Way itself.[117][118][119] The temperature of this halo gas is between 1 million and 2.5 million kelvin, a few hundred times hotter than the surface of the sun.[120]

Observations of distant galaxies indicate that the Universe had about one-sixth as much baryonic (ordinary) matter as dark matter when it was just a few billion years old. However, only about half of those baryons are accounted for in the modern Universe based on observations of nearby galaxies like the Milky Way.[121] If the finding that the mass of the halo is comparable to the mass of the Milky Way is confirmed, it could be the identity of the missing baryons around the Milky Way.

The Sun is near the inner rim of the Orion Arm, within the Local Fluff of the Local Bubble, and in the Gould Belt, at a distance of 8.33 ± 0.35 kiloparsecs (27,200 ± 1,100 ly) from the Galactic Center.[10][67][122] The Sun is currently 5–30 parsecs (16–98 ly) from the central plane of the Galactic disk.[123] The distance between the local arm and the next arm out, the Perseus Arm, is about 2,000 parsecs (6,500 ly).[124] The Sun, and thus the Solar System, is found in the Galactic habitable zone.

There are about 208 stars brighter than absolute magnitude 8.5 within a sphere with a radius of 15 parsecs (49 ly) from the Sun, giving a density of one star per 69 cubic parsec, or one star per 2,360 cubic light-year (from List of nearest bright stars). On the other hand, there are 64 known stars (of any magnitude, not counting 4 brown dwarfs) within 5 parsecs (16 ly) of the Sun, giving a density of about one star per 8.2 cubic parsec, or one per 284 cubic light-year (from List of nearest stars). This illustrates the fact that there are far more faint stars than bright stars: in the entire sky, there are about 500 stars brighter than apparent magnitude 4 but 15.5 million stars brighter than apparent magnitude 14.[125]

The apex of the Sun’s way, or the solar apex, is the direction that the Sun travels through space in the Milky Way. The general direction of the Sun’s Galactic motion is towards the star Vega near the constellation of Hercules, at an angle of roughly 60 sky degrees to the direction of the Galactic Center. The Sun’s orbit about the Milky Way is expected to be roughly elliptical with the addition of perturbations due to the Galactic spiral arms and non-uniform mass distributions. In addition, the Sun oscillates up and down relative to the Galactic plane approximately 2.7 times per orbit. This is very similar to how a simple harmonic oscillator works with no drag force (damping) term. These oscillations were until recently thought to coincide with mass lifeform extinction periods on Earth.[126] However, a reanalysis of the effects of the Sun’s transit through the spiral structure based on CO data has failed to find a correlation.[127]

It takes the Solar System about 240 million years to complete one orbit of the Milky Way (a Galactic year),[11] so the Sun is thought to have completed 18–20 orbits during its lifetime and 1/1250 of a revolution since the origin of humans. The orbital speed of the Solar System about the center of the Milky Way is approximately 220 km/s or 0.073% of the speed of light. At this speed, it takes around 1,400 years for the Solar System to travel a distance of 1 light-year, or 8 days to travel 1 AU (astronomical unit).

The stars and gas in the Milky Way rotate about its center differentially, meaning that the rotation period varies with location. As is typical for spiral galaxies, the orbital speed of most stars in the Milky Way does not depend strongly on their distance from the center. Away from the central bulge or outer rim, the typical stellar orbital speed is between 210 and 240 km/s.[131] Hence the orbital period of the typical star is directly proportional only to the length of the path traveled. This is unlike the situation within the Solar System, where two-body gravitational dynamics dominate and different orbits have significantly different velocities associated with them. The rotation curve (shown in the figure) describes this rotation. Toward the center of the Milky Way the orbit speeds are too low, whereas beyond 7 kpcs the speeds are too high to match what would be expected from the universal law of gravitation.

If the Milky Way contained only the mass observed in stars, gas, and other baryonic (ordinary) matter, the rotation speed would decrease with distance from the center. However, the observed curve is relatively flat, indicating that there is additional mass that cannot be detected directly with electromagnetic radiation. This inconsistency is attributed to dark matter.[25] The rotation curve of the Milky Way agrees with the universal rotation curve of spiral galaxies, the strongest proof of the existence of dark matter in galaxies. Alternatively, a minority of astronomers propose that a modification of the law of gravity may explain the observed rotation curve.
The Milky Way began as one or several small overdensities in the mass distribution in the Universe shortly after the Big Bang. Some of these overdensities were the seeds of globular clusters in which the oldest remaining stars in what is now the Milky Way formed. These stars and clusters now comprise the stellar halo of the Milky Way. Within a few billion years of the birth of the first stars, the mass of the Milky Way was large enough so that it was spinning relatively quickly. Due to conservation of angular momentum, this led the gaseous interstellar medium to collapse from a roughly spheroidal shape to a disk. Therefore, later generations of stars formed in this spiral disk. Most younger stars, including the Sun, are observed to be in the disk.[133][134]

Since the first stars began to form, the Milky Way has grown through both galaxy mergers (particularly early in the Milky Way’s growth) and accretion of gas directly from the Galactic halo.[134] The Milky Way is currently accreting material from two of its nearest satellite galaxies, the Large and Small Magellanic Clouds, through the Magellanic Stream. Direct accretion of gas is observed in high-velocity clouds like the Smith Cloud.[135][136] However, properties of the Milky Way such as stellar mass, angular momentum, and metallicity in its outermost regions suggest it has undergone no mergers with large galaxies in the last 10 billion years. This lack of recent major mergers is unusual among similar spiral galaxies; its neighbour the Andromeda Galaxy appears to have a more typical history shaped by more recent mergers with relatively large galaxies.[137][138]

According to recent studies, the Milky Way as well as Andromeda lie in what in the galaxy color–magnitude diagram is known as the green valley, a region populated by galaxies in transition from the blue cloud (galaxies actively forming new stars) to the red sequence (galaxies that lack star formation). Star-formation activity in green valley galaxies is slowing as they run out of star-forming gas in the interstellar medium. In simulated galaxies with similar properties, star formation will typically have been extinguished within about five billion years from now, even accounting for the expected, short-term increase in the rate of star formation due to the collision between both the Milky Way and the Andromeda Galaxy.[139] In fact, measurements of other galaxies similar to the Milky Way suggest it is among the reddest and brightest spiral galaxies that are still forming new stars and it is just slightly bluer than the bluest red sequence galaxies.[140]

Age[edit] The ages of individual stars in the Milky Way can be estimated by measuring the abundance of long-lived radioactive elements such as thorium-232 and uranium-238, then comparing the results to estimates of their original abundance, a technique called nucleocosmochronology. These yield values of about 12.5 ± 3 billion years for CS 31082-001[141] and 13.8 ± 4 billion years for BD +17° 3248.[142] Once a white dwarf is formed, it begins to undergo radiative cooling and the surface temperature steadily drops. By measuring the temperatures of the coolest of these white dwarfs and comparing them to their expected initial temperature, an age estimate can be made. With this technique, the age of the globular cluster M4 was estimated as 12.7 ± 0.7 billion years. Globular clusters are among the oldest objects in the Milky Way Galaxy, which thus set a lower limit on the age of the Milky Way. Age estimates of the oldest of these clusters gives a best fit estimate of 12.6 billion years, and a 95% confidence upper limit of 16 billion years.[143]

In 2007, a star in the galactic halo, HE 1523-0901, was estimated to be about 13.2 billion years old, ≈0.5 billion years less than the age of the universe. As the oldest known object in the Milky Way at that time, this measurement placed a lower limit on the age of the Milky Way.[144] This estimate was determined using the UV-Visual Echelle Spectrograph of the Very Large Telescope to measure the relative strengths of spectral lines caused by the presence of thorium and other elements created by the R-process. The line strengths yield abundances of different elemental isotopes, from which an estimate of the age of the star can be derived using nucleocosmochronology.[144]

The age of stars in the galactic thin disk has also been estimated using nucleocosmochronology. Measurements of thin disk stars yield an estimate that the thin disk formed 8.8 ± 1.7 billion years ago. These measurements suggest there was a hiatus of almost 5 billion years between the formation of the galactic halo and the thin disk.
The Milky Way and the Andromeda Galaxy are a binary system of giant spiral galaxies belonging to a group of 50 closely bound galaxies known as the Local Group, itself being part of the Virgo Supercluster. The Virgo Supercluster forms part of a greater structure, called Laniakea.[146]

Two smaller galaxies and a number of dwarf galaxies in the Local Group orbit the Milky Way. The largest of these is the Large Magellanic Cloud with a diameter of 14,000 light-years. It has a close companion, the Small Magellanic Cloud. The Magellanic Stream is a stream of neutral hydrogen gas extending from these two small galaxies across 100° of the sky. The stream is thought to have been dragged from the Magellanic Clouds in tidal interactions with the Milky Way.[147] Some of the dwarf galaxies orbiting the Milky Way are Canis Major Dwarf (the closest), Sagittarius Dwarf Elliptical Galaxy, Ursa Minor Dwarf, Sculptor Dwarf, Sextans Dwarf, Fornax Dwarf, and Leo I Dwarf. The smallest Milky Way dwarf galaxies are only 500 light-years in diameter. These include Carina Dwarf, Draco Dwarf, and Leo II Dwarf. There may still be undetected dwarf galaxies that are dynamically bound to the Milky Way, as well as some that have already been absorbed by the Milky Way, such as Omega Centauri.

In January 2006, researchers reported that the heretofore unexplained warp in the disk of the Milky Way has now been mapped and found to be a ripple or vibration set up by the Large and Small Magellanic Clouds as they orbit the Milky Way, causing vibrations when they pass through its edges. Previously, these two galaxies, at around 2% of the mass of the Milky Way, were considered too small to influence the Milky Way. However, in a computer model, the movement of these two galaxies creates a dark matter wake that amplifies their influence on the larger Milky Way.[148]

Current measurements suggest the Andromeda Galaxy is approaching us at 100 to 140 kilometers per second. In 3 to 4 billion years, there may be an Andromeda–Milky Way collision, depending on the importance of unknown lateral components to the galaxies’ relative motion. If they collide, the chance of individual stars colliding with each other is extremely low, but instead the two galaxies will merge to form a single elliptical galaxy or perhaps a large disk galaxy[149] over the course of about a billion years.[150]

Velocity
Although special relativity states that there is no "preferred" inertial frame of reference in space with which to compare the Milky Way, the Milky Way does have a velocity with respect to cosmological frames of reference.

One such frame of reference is the Hubble flow, the apparent motions of galaxy clusters due to the expansion of space. Individual galaxies, including the Milky Way, have peculiar velocities relative to the average flow. Thus, to compare the Milky Way to the Hubble flow, one must consider a volume large enough so that the expansion of the Universe dominates over local, random motions. A large enough volume means that the mean motion of galaxies within this volume is equal to the Hubble flow. Astronomers believe the Milky Way is moving at approximately 630 km per second with respect to this local co-moving frame of reference.[151] The Milky Way is moving in the general direction of the Great Attractor and other galaxy clusters, including the Shapley supercluster, behind it.[152] The Local Group (a cluster of gravitationally bound galaxies containing, among others, the Milky Way and the Andromeda Galaxy) is part of a supercluster called the Local Supercluster, centered near the Virgo Cluster: although they are moving away from each other at 967 km/s as part of the Hubble flow, this velocity is less than would be expected given the 16.8 million pc distance due to the gravitational attraction between the Local Group and the Virgo Cluster.[153]

Another reference frame is provided by the cosmic microwave background (CMB). The Milky Way is moving at 552 ± 6 km/s[13] with respect to the photons of the CMB, toward 10.5 right ascension, −24° declination (J2000 epoch, near the center of Hydra). This motion is observed by satellites such as the Cosmic Background Explorer (COBE) and the Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) as a dipole contribution to the CMB, as photons in equilibrium in the CMB frame get blue-shifted in the direction of the motion and red-shifted in the opposite direction.[13]

Etymology and mythology
Main articles: List of names for the Milky Way and Milky Way (mythology)
In western culture the name "Milky Way" is derived from its appearance as a dim un-resolved "milky" glowing band arching across the night sky. The term is a translation of the Classical Latin via lactea, in turn derived from the Hellenistic Greek γαλαξίας, short for γαλαξίας κύκλος (pr. galaktikos kyklos, "milky circle"). The Ancient Greek γαλαξίας (galaxias), from root γαλακτ-, γάλα (milk) + -ίας (forming adjectives), is also the root of "galaxy", the name for our, and later all such, collections of stars.[18][154][155][156] The Milky Way "milk circle" was just one of 11 circles the Greeks identified in the sky, others being the zodiac, the meridian, the horizon, the equator, the tropics of Cancer and Capricorn, Arctic and Antarctic circles, and two colure circles passing through both poles.

In Meteorologica (DK 59 A80), Aristotle (384–322 BC) wrote that the Greek philosophers Anaxagoras (ca. 500–428 BC) and Democritus (460–370 BC) proposed that the Milky Way might consist of distant stars. However, Aristotle himself believed the Milky Way to be caused by "the ignition of the fiery exhalation of some stars which were large, numerous and close together" and that the "ignition takes place in the upper part of the atmosphere, in the region of the world which is continuous with the heavenly motions."[158] The Neoplatonist philosopher Olympiodorus the Younger (c. 495–570 A.D.) criticized this view, arguing that if the Milky Way were sublunary it should appear different at different times and places on Earth, and that it should have parallax, which it does not. In his view, the Milky Way was celestial. This idea would be influential later in the Islamic world.[159]

The Persian astronomer Abū Rayhān al-Bīrūnī (973–1048) proposed that the Milky Way is "a collection of countless fragments of the nature of nebulous stars".[160] The Andalusian astronomer Avempace (d. 1138) proposed the Milky Way to be made up of many stars but appears to be a continuous image due to the effect of refraction in the Earth’s atmosphere, citing his observation of a conjunction of Jupiter and Mars in 1106 or 1107 as evidence.[158] Ibn Qayyim Al-Jawziyya (1292–1350) proposed that the Milky Way is "a myriad of tiny stars packed together in the sphere of the fixed stars" and that these stars are larger than planets.[161]

According to Jamil Ragep, the Persian astronomer Naṣīr al-Dīn al-Ṭūsī (1201–1274) in his Tadhkira writes: "The Milky Way, i.e. the Galaxy, is made up of a very large number of small, tightly clustered stars, which, on account of their concentration and smallness, seem to be cloudy patches. Because of this, it was likened to milk in color."[162]

Actual proof of the Milky Way consisting of many stars came in 1610 when Galileo Galilei used a telescope to study the Milky Way and discovered that it was composed of a huge number of faint stars.[163][164] In a treatise in 1755, Immanuel Kant, drawing on earlier work by Thomas Wright,[165] speculated (correctly) that the Milky Way might be a rotating body of a huge number of stars, held together by gravitational forces akin to the Solar System but on much larger scales.[166] The resulting disk of stars would be seen as a band on the sky from our perspective inside the disk. Kant also conjectured that some of the nebulae visible in the night sky might be separate "galaxies" themselves, similar to our own. Kant referred to both the Milky Way and the "extragalactic nebulae" as "island universes", a term still current up to the 1930s.[167][168][169]

The first attempt to describe the shape of the Milky Way and the position of the Sun within it was carried out by William Herschel in 1785 by carefully counting the number of stars in different regions of the visible sky. He produced a diagram of the shape of the Milky Way with the Solar System close to the center.[170]

In 1845, Lord Rosse construct

Posted by !!! Painting with Light !!! #schauer on 2014-10-14 22:29:36

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introducing cowboy 2.0

introducing cowboy 2.0

Welcome to "the hat chronicles" Season 3 – Episode 1:
he’s been training folks. he’s been studying too. he’s got some new gear and he’s not going to leave a fedora unturned… the cowboy is back! paybacks a bitch, isn’t it?

Welcome back everyone for Season Three of the Hat Chronicles. The third season of the hat chronicles starts…… NNNNNNNNow!

Since I’m the narrator for this story, I largely get blamed if things suck around here. I wanted to make up for season two ending abruptly. So I decided to go up to Heaven to kick off season three.

I reached the pearly gates in no time. When I got there Moses was waiting with the Holy Spirit shining his shoes waiting for me to arrive. The following conversation ensued:

narrator: "Wow cool hi Moses. I’m not trying to be a dick, but how come God didn’t come out to greet me too?"

Moses: "Silence! This isn’t an after school special young man. We send who is available. The Holy Spirit is here too and he gives great back rubs. Isn’t that good enough?"

Narrator: "Honestly I always wanted to meet you Moses. But no one cares about the Holy Spirit. Not even church goers seem to mention him except during that one stupid prayer. He’s like the red headed step child of all of God’s main club members. Plus he’s talking on his iPhone right now and not even paying attention to me. He’s a fraud."

Moses: "You’re verbage is that of ill-wit and speaks from lack of experience. That’s not a regular iPhone young man, that is a holy iPhone. It’s been blessed with holy water."

narrator: "and it still works??"

Moses: "We don’t have time to discuss the specifics of our holy water young man. God says it’s blessed so that makes it holy and that means it’s superior to any water you have ever known, okay? Now do you see the line of people behind you? What can we do you for?"

narrator: "Well Moses I don’t want to stick around. I’m not staying. I’m having one of those afterlife after-pimp experiences that happens when you view his photos for too long. In fact my body is passed out by my computer down on earth right now"

Moses: "We get a lot of people here at the pearly gates in the middle of an after-pimp experience. You are the first to be male though."

narrator: "Um, yeah. This is different. I need to ask a favor of you."

Moses: "If this has anything to do with getting me to do me to do that falling to the floor evangelist Christian impersonation, God told me to stop doing it in public. It causes too much of a stir. I guess I could abee………"

Holy Spirit (interupting…): "…….hey amigo, I have a holy sombrero hat. i give to you no problem. you want to wear i give to you"

narrator (looking at Moses): "Why does the holy spirit sound like a Mexican strawberry field worker?"

Moses (with eyes up in the air): "Listen young soul, what do you need of us here in Heaven? Your time is running out."

narrator: "Okay. Here it goes. I just want you to give me someone or something to make this new season of hat chronicles interesting. Can you help Moses?"

Moses: "Hmmmm. I can part with the Holy Spirit. Would you like to take him? He makes good burritos!"

narrator: "Come on Moses stop being funny! That’s really fucked up. Please!"

Moses (giggling): Jesus always tells me to try pawning him off first before committing miracles. I had to try! Now hmmmm. I know. I have the perfect person for you. He lives by himself on the outer limits of Heaven. I will call for him to come immediately.

narrator: "Oh Moses thank you so much"

Holy Spirit: "Yo Güey, you taken a "Jesus Is Coming, Look Busy" bumper sticker for you car vato?"

narrator: "This is perfect Mr. Spirit. The message is straight from Heaven, right? This is sound advice. Thank you both!"

Moses: "Now be on your way and be gone. Back to Earth with you!"

And at that, the narrator fell back to earth through a tunnel. Moses stepped aside to help the other dead people entering heaven. The Holy Spirit began fiddling with a soccer ball he had in his back pocket.

After about ten minutes, a man started coming out from the dark strangely lit hallways of heaven.

He was fittingly leaving a trail of pixie dust behind him as he bucked his way towards the pearly gates.

It wasn’t until he got right to the entrance that anyone watching could be sure who it was. Because when that cowboy hat finally was viewable in the lights leading to the gates, it was confirmed.

Could it be????

IS HE BACK????

THE COWBOY!!!!!!!!!????????? Does he ever really die? Is it really him?????

Any doubt that it was truly him was squashed when he let out his familar chuckle followed by a spoken monologue given in the third person:

"Muhahahaaha!!! YEHAW!!. The cowboy has a score to settle! I’m having fedora’s for breakfast tomorrow y’all. Giddy up! YEEEEHAWWWWWWWWWW bitches!"

And at that he jumped on a cloud taxi and headed straight for the a pimp stream near you. Nothing and no one associating with pimp is safe now people.

NOT EVEN YOU!

…to be continued.

Posted by pimpdisclosure on 2011-09-25 16:54:57

Tagged: , pimp , pimpdisclosure , pimpexposure , the hat chronicles , season 3 episode 1 , cowboy , cowboy 2.0 , redding , sundial bridge , the actual location of this shot isn’t actually Heaven, it is the wonderfuly lit sundial bridge in Redding, California , night , heaven , moses , the holy spirit , god , jesus , lit , light , just wait till you see the cowboys new vest