銀河系是太陽系所在的恆星系統，包括1200億顆恆星和大量的星團、星雲，還有各種類型的星際氣體和星際塵埃。恆星是構成銀河系的主要天體，仔細分析恆星的位置和距離，得出各類恆星在銀河系空間裡的分布情況，可以描繪出銀河系的結構；仔細分析各類恆星在空間裡的運動情況，還可以看出銀河系作為一個整體的運動。在晴朗無月的夜晚，可以在恆星背景上看到一條銀河。用望遠鏡看銀河，可以看出它是由無數恆星聚在一起形成的。銀河的存在表明，銀河系的大部分恆星集中在一個扁圓的盤形空間裡。如果我們能夠從銀河系外很遠的地方來看銀河系，那麼，銀河系看起來將和我們今天在望遠鏡裡所看到的河外星系NGG4565一樣。當然，這要求我們在銀河系外所處的地方是在銀河系的對稱面（稱為銀道面）上，這時我們看到的是銀河系的側影。如果我們所處的地方不是在銀道面上，而是視線和銀道面成六七十度的傾角，那麼，我們看到的銀河系將和仙女座大星雲（即M31）一樣。仙女座大星雲是離銀河系最近的河外星系之一，和銀河系差不多一樣大，結構也很相似。
100多年來，經過許多天文工作者的反覆研究，現在已經確定銀河系的結構大致包括銀盤、銀暈、銀核和旋臂幾個部分。銀盤直徑約10萬光年，厚度平均6000光年。銀盤的中部最厚，達1萬光年左右；邊緣較薄，太陽所在處厚度約為5000光年。太陽離銀河系中心約33000光年，離銀盤邊緣17000光年，所以是比較靠近邊緣的。太陽很靠近銀河系的對稱面，在對稱面之北離對稱面只有26光年。
銀暈是一個以銀河系中心為中心的大致球狀部分，在其內恆星的空間密度（每單位體積內的恆星數）比銀盤裡小得多。事實上，銀暈裡恆星的空間密度是向外逐漸減小的，所以不容易定出銀暈的邊界。銀暈的直徑在10萬光年以上。銀河系的中心是在人馬座方向，銀河經過人馬座和天蠍座的部分最亮，恆星最多。在銀河系中心部分，恆星的空間密度最大，形成了一個大致球狀的核球，銀核就在核球的中心，銀核為扁球形，赤道半徑約30光年，極半徑約20光年。銀核中心處又有一個更小的核中之核，稱為內核心，半徑只有1光年左右。在銀核周圍有一個又膨脹又旋轉的環，其外徑約980光年，寬約230光年；膨脹速度130千米/秒，旋轉速度50千米/秒。銀核發出一種同步加速輻射，在無線電波段、紅外波段和γ射線波段都觀測到了這種輻射。在銀核周圍還觀測到好幾個發出熱致輻射的射電源，它們很可能是主要由電離氫原子即質子所組成的電離氣體雲，而且很可能是從銀核拋射出來的。
銀河系有2條（1對）或許更多的旋臂。用光學方法可以在太陽之外（離銀河系中心——銀心——比太陽更遠）觀測到2段旋臂。其中一段相當大一部分在獵戶座，稱為獵戶臂；另一段相當大一部分在英仙座，稱為英仙臂。用射電天文方法還可以觀測到旋臂的更多部分。旋臂是星系的重要特徵，它的起源一直到今天仍然是還未解決的問題。銀河系裡的恆星分為2類：星族Ⅰ和星族Ⅱ。星族Ⅰ又分為3個星族：極端星族Ⅰ，包括O型和B型星、超巨星、造父變星、金牛T型變星，以及銀河星團；中介星族Ⅰ，包括A型星和有發射線的M型矮星；盤星族，包括G，K，M型主序星和行星狀星雲。星族Ⅱ也分為2個星族：中介星族Ⅱ，包括芻藁型變星，等等；極湍星族Ⅱ，也稱為暈星族，包括天琴RR型變星、亞矮星和球狀星團。銀盤裡主要是星族Ⅰ的恆星，這其中，極端星族Ⅰ的恆星絕大部分在旋臂裡。銀暈裡只有星族Ⅱ的恆星，在銀盤的中心部分也有星族Ⅱ的恆星。更準確些說，星族Ⅱ恆星在銀河系裡作球狀分布，它們在銀河系中心部分空間密度最大，越往外密度越小。盤星族和中介星族Ⅰ恆星作盤狀分布。極端星族Ⅰ則主要在旋臂裡。星族Ⅱ恆星的總質量佔銀河系質量的20％，盤星族和中介星族I佔70％，極端星族I佔10％。銀河系裡的星際氣體和星際塵埃也基本上都在銀盤裡，而且集中在銀道面近旁，厚度只有500光年左右。氣體平均密度為2×10－24克/釐米3，大部分聚成星際雲。
對大量觀測資料進行的分析表明，整個銀河系在自轉著，但自轉速度在離銀心不同距離處不一樣，對各個星族也不一樣。在銀河系中心部分，恆星密集，各點都具有同一個轉動角速度，線速度和離中心的距離成正比。離開中心往外，自轉速度的增加很慢，到離中心約25000光年處，自轉速度達到最大值，以後又減小。太陽所在處的自轉速度是250千米/秒，太陽在大致正圓的軌道上繞銀心轉一周需要2．5億年。在太陽外面，自轉速度緩慢地減小。以上所說的是對各星族和各類恆星平均而言的轉動情況。事實上，各星族的轉動情況相差很多。星族Ⅰ恆星是在接近於正圓的橢圓軌道上繞銀心轉動，軌道面對銀道面的傾角較小。
星族Ⅱ恆星則在偏心率很大的橢圓軌道上繞銀心轉動，而且軌道面傾角很大，所以它們有時走到銀心附近，有時走到離銀心很遠的地方。星族Ⅱ的這種運動情況，說明了星族Ⅱ恆星的球狀分布，也是銀河系中心部分星族Ⅱ恆星最多的一個原因。就公轉情況來說，星族Ⅰ恆星就好比太陽系裡的行星，而星族Ⅱ恆星好比彗星。除了繞銀心公轉以外，由於彼此間的萬有引力相互作用和形成時出現的一些原因，恆星彼此間也作相對運動，就像一個氣團裡的分子那樣。相對於鄰近的恆星，太陽以19．5千米/秒的速度朝武仙座裡一點運動著。
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