动辄十亿光年的距离是如何测量的？基本原理就在你我身边

光是我们所知道的传播速度最快的物质，正因为光如此快的传播速度，我们就用光走过的时间来描述那些十分遥远的距离。光一年时间里传播的距离大约是5.88万亿英里（约9.46万亿千米），我们称这个距离为一光年。

如此大的数字难以想像，现在就举例说明一光年的距离究竟有多远！

阿波罗宇航员用了四天登上了月球，而光从月球到达地球只需要1秒钟。比邻星，距离太阳最近的恒星，距离地球大约4.24光年。我们所在的银河系的直径大约二十万光年（中国郭守敬望远镜已经观测银河系直径扩大一倍）。距离我们最近的星系，仙女座星系，距离我们250万光年！我们根本无法想像宇宙到底有多大！

但是，如此浩瀚的宇宙，我们是如何知道恒星和星系的距离的呢？

每当我们抬头望向天空，其实我们所见的只是一个二维平面图。当你伸手指向某一颗星星时，你无法得知这颗星星距离你到底有多远。那么天文学家是如何测量浩瀚的星际距离呢？

对于距离我们比较近的星体，只需要用三角视差来估算距离，这个理论很简单，只需要做一个小实验就可以说明。

伸出你的大拇指，然后闭上你的左眼，接着睁开你的左眼闭上你的右眼，你会发现你的大拇指好像移动了，但是相对遥远的背景里的物体却没有动！

这个理论同样适用于我们看恒星的时候。但是恒星离我们的距离相比于我们胳膊的长度不知道长了多少倍，而相对于来说，地球也不是很大的天体，所以你是你在赤道两边用不同的望远镜观测同一颗星体，你也很难看到那颗星体位置的移动！

为了解决这个问题，我们可以改为观察六个月内星体位置的移动，因为这个时间刚好是地球绕太阳轨道旋转半周的时间，我们在夏天观测恒星的相对位置，等到了冬天再观测时，就像我们在用另外一只眼睛看星体，而夏天和冬天的观测点之间的距离足够远（地球轨道直径），这时候距离我们近的恒星似乎移动了位置，但是遥远距离的恒星和星系仍会保持不动（因为即使地球轨道半径相对于十分遥远的恒星也微不足道）！

所以以上方法只适用于距离不超过几千光年的天体。在我们的星系外，其他的天体如此遥远以至于视差太小了，连最精密的仪器也无法测量。所以，我们需要找到别的办法，这个办法叫做“标注烛光法”！

标准烛光是天文学中已经知道光度的天体。举个例子，如果你知道你家灯泡的亮度，然后让别人拿着那只灯泡向远离你的方向走去，你会知道你看到的灯泡亮度是以他走的距离的平方在减弱，你就可以计算出他距离你有多远！

这个原理应用到天文学中，你的灯泡就变成了一些特殊的天体：造父变星。这些天体的内部不是很稳定，就像一只一会鼓起来一会扁下去的气球，它们的亮度随着膨胀和收缩而变化，我们可以通过它们膨胀收缩的周期来计算它们的亮度。越亮的星星，这个周期越长。

通过比较测量到的那些恒星的亮度和我们计算出的它们原始的亮度，就可以知道它们距离我们有多远！

不过，这个方法也有局限性，用这个方法，我们只能测量到距离我们不超过四千万光年的独立恒星，超过这个距离的恒星会变得模糊而无法分辨。

幸运的是，还有另一种标准烛光，著名的Ia型超新星！

超新星爆发，也就是大质量恒星爆炸，是恒星死亡方式之一，这些爆炸是非常明亮的，甚至可以照亮整个星系。所以即使我们无法分辨星系中独立的恒星，还是可以看到超新星爆发！

Ia型超新星被证明是可用的标准烛光，本证亮度较亮的超新星，其亮度衰减的速率较慢，凭借我们队超新星的亮度和衰减速率的关系的了解，就可以用这些超新星来测量距离我们几十亿光年远的天体！

但是我们测量如此遥远的天体有何意义呢？

回答这个问题要回到光的传播速度上。光从太阳传播到地球需要八分钟，这意味着我们看到的太阳是八分钟前太阳的样子。当我们看北斗星时，看到的是80年前的样子。所以，某种程度上讲，我们的宇宙就是一个内置时光机，我们看得越远，就越接近宇宙刚开始的样子。天文学家试图研究宇宙的历史，来解答我们如何而来，我们从哪里来，而宇宙不断地以光的形式向我们发送信息，剩下的就等我们来解答这些信息！！