光年

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基本数据

这个名字听起来像一段时间，但光年衡量的是距离，即光在真空中一年里走过的路程。

光每秒约走30万千米。把它乘以一年的秒数，就得到约9.46万亿千米。国际天文学联合会为此规定，这里的“年”是儒略年，恰好365.25天。

数万亿千米这样的数字很难想象，写起来也麻烦。说一颗恒星在4光年之外更简短，还附带一个好处：它同时告诉你，你看到的光是大约4年前离开那颗恒星的。

天文学家会根据用途选择单位，就像量书用厘米、算自驾路程用千米一样。

天文单位（AU）是地球与太阳之间的平均距离，约1.5亿千米，很适合在太阳系内使用。木星距离太阳约5.2天文单位，海王星约30天文单位。1光年约等于6.3万天文单位。

秒差距是专业天文学家描述恒星和星系时常用的单位，约等于3.26光年。它的名字来自“视差角秒”，因为它直接与下文介绍的视差法相关。更大的距离常用千秒差距（千倍）或百万秒差距（百万倍）表示。

离太阳最近的恒星是比邻星，一颗距离约4.24光年的小型红矮星。它属于半人马座α星系统，该系统中两颗较亮的恒星距离约4.37光年。即使以我们最快的航天器的速度，飞到那里也需要数千年。

夜空最亮的恒星天狼星距离约8.6光年。不用望远镜能看到的许多恒星，距离都在几百到几千光年之间。

我们所在的银河系直径超过10万光年，太阳距离银河系中心约2.6万光年。我们的大邻居仙女座星系距离约250万光年。在没有月亮的暗夜里，它呈现为一团模糊的光斑，是人类肉眼能直接看到的最遥远的天体之一。

把一根手指举在面前，先闭上一只眼，再换另一只。手指似乎在背景上跳动。这种移动就是视差，手指离得越近，跳动就越大。

天文学家借助地球轨道做同样的事。他们给一颗较近的恒星拍照，六个月后地球运行到太阳另一侧时再拍一次。这颗恒星相对于遥远得多的背景恒星会有极其微小的位移。测出这个小角度，再结合地球轨道的大小，用简单的几何就能算出距离。

这些角度极小，比从足球场另一端看一根头发丝的宽度还要小得多。欧洲空间局的盖亚任务测量了远超10亿颗恒星的视差，绘制出迄今最详细的银河系三维地图。

当恒星远到位移无法测量时，视差法就失效了。对于更远的距离，天文学家使用标准烛光，即真实亮度已知的天体。

道理和路灯一样：如果你知道一个灯泡实际有多亮，那么它看起来有多暗，就能告诉你它有多远。造父变星就是一个例子：它们的亮度会脉动，脉动周期揭示了它们的真实亮度。亨丽埃塔·莱维特在20世纪初发现了这一关系。

再往远处，一种特定的恒星爆炸，即Ia型超新星，可以充当非常明亮的标准烛光，在数十亿光年之外都能看到。每种方法都用前一种来校准，所以天文学家把这整条链称为宇宙距离阶梯。

距离是天文学中最难测量的量之一，但几乎一切都依赖于它。不知道一颗恒星有多远，我们就无法算出它的真实亮度、大小或年龄。

光年也提醒我们，看见从来不是瞬间的事。当你看着仙女座星系时，你看到的光在现代人类出现之前就已离开了它。在每一次仰望夜空时，距离与历史都交织在一起。