對於任何試圖瞭解外層空間的人來說，光年是必不可少的測量單位。讓一群天文學家交談，你會聽到他們說“光年”，就像你聽到足球迷提到“足球場”一樣。
然而，對於非科學家來說，光年可能是一個令人費解的概念。它是一個距離單位，但它聽起來卻像一個時間單位。雪上加霜的是，科幻電影和電視節目經常搞砸這個概念。
即使是最初的“星際迷航”系列也搞錯了光年。在1968年的一集中，來自特洛伊烏斯的外星人公主艾蘭告訴柯克船長，她寧願躲在自己的房間裡“10光年”，也不願出來和他說話。哎呦！
光年有多遠？
光年是一束光在真空中一年內傳播的距離。指定一個真空是很重要的，因為光在穿過任何一種物質時都會變慢。例如，在水中，它的傳播速度要慢25%。宇宙的大部分是近乎完美的真空，因此天文學家通常可以假定光正以其最高速度運動。
光以每秒299,792,458米的速度傳播。用這個數字乘以一年中的秒數(31,557,600)，你就會得到答案：一光年是9,460,730,473,000公里。
為什麼天文學家要用光年來測量距離？
熟悉的單位，如公里和英里，用來描述宇宙的浩瀚，小得離譜。以比鄰星半人馬座為例，它是太陽以外最近的恆星。你可以說它在40,113,000,000,000公里之外，或稱之為4.24光年的距離。
你在夜間看到的大多數恆星都在離地球幾百光年的範圍內。我們所居住的銀河系恰好是一個直徑約10萬光年的美麗星系。仙女座星系距離地球254萬光年，這是一個巨大的數字，但仍然比“24,030,000,000,000,000,000公里”更容易管理。
所以光年只是距離的一種度量，而不是時間？
嚴格來說是的。光年是距離的單位，就像千米和米一樣。
但光年的故事還有另一個迷人的一面。因為光以有限的速度移動，所以你所看到的一切都是過時的：你對世界的看法實際上是事物在其光開始向你傳播的那一刻的樣子的圖像。
如果你盯著房間的另一邊看，滯後的時間只有十億分之一秒，完全無法察覺的時間。看著月亮，你會發現它大約是在1.5秒前的樣子。看著落日，你會看到8.3分鐘前的太陽。
對於恆星來說，這種影響要明顯得多。它們離我們幾光年遠，所以當你看著它們時，你就是在回顧過去。
天狼星，天空中最亮的恆星，距離地球8.6光年，這意味著你所看到的光在8.6年前就離開了它。換句話說，我們總是看到8.6年前的天狼星。天津四是天鵝座中的一顆著名的夏季恆星，距離地球約2500光年。當亞里士多德還活著的時候，它閃爍的光芒已經在向我們走來的路上了。
記住，其他星系甚至更遙遠。像哈勃這樣強大的望遠鏡可以探測到數十億年來光線一直在向我們傳播的星系。因此，那些虛幻的哈勃圖像向我們展示了幾十億年前的星系，在某些情況下，它們來自地球出現之前的一個時期。
簡而言之，光年只描述距離，但光本身提供了一種時間機器，使我們能夠觀察很久以前的宇宙。
我們如何知道光的速度？
這一至關重要的見解來自17世紀丹麥天文學家奧勒·羅默(Ole R?mer)。在16世紀60年代，他正在研究木星的衛星之一Io（木衛一），這時他注意到了一件奇怪的事情：當木星和地球相距最遠時，木衛一會比天文學家預測的晚幾分鐘滑入木星的陰影中。當兩個行星最接近時，這一事件似乎早了幾分鐘就發生了。
羅默意識到，延遲與木衛一無關。相反，當地球和木星在太陽的對側時，光跨越額外的距離需要時間，這是一種錯覺。他的計算表明，光每秒傳播131,000英里（210,824公里），考慮到他是在望遠鏡發明60年後才完成這項工作的，這是一個非常好的估算。
誰想出了光年這個詞？
巴黎天文臺的天文學家和科學歷史學家弗雷德裡克·阿雷努(Frédéric Arenou)表示：“自羅默(R?mer)發現光速的有限性以來，光速這一測量距離的概念在17世紀末就已經出現了。”
人們對這個想法的理解如此之快，以至於無法確定是哪個人。然而，阿雷努指出了一個很好的候選人：英國學者弗朗西斯·羅伯茨(Francis Roberts)，他在1694年沉思道：“光從恆星到我們的旅行所花費的時間，比我們進行西印度之旅的時間還要多。”
起初，這些想法必然是模糊的，因為科學家們對恆星有多遠只有一個粗略的概念。突破性的時刻出現在1838年，當時德國天文學家弗里德里希·貝塞爾(Friedrich Bessel)測量了與天鵝座 61 恆星的確切距離。在描述他得到的巨大數字時，貝塞爾寫道：“光需要10.3年的時間才能穿越這段距離。”這是最接近光年這一特定概念誕生的特定時刻的東西。
在幾十年的時間裡，光年在科普寫作中司空見慣。但是阿雷努說專業天文學家長期以來一直拒絕使用這個術語，而且原因令人驚訝。他們認為光年不夠科學，因為它不能直接測量。
天文學家如何測量光年的距離？
貝塞爾通過觀察天鵝座 61 的視差來計算其距離，視差是由地球繞太陽運動引起的天空中明顯的來回運動。
視差仍然是天文學家測量距離最有力的工具之一。歐洲航天局在蓋亞太空望遠鏡上花費了6.5億歐元(7.5億美元)，該望遠鏡目前正在使用視差測量我們銀河系中超過10億顆恆星的距離。
在銀河系之外，蓋亞檢測到視差太小，天文學家也會通過觀察某些類型的變星或明亮的超新星爆炸來計算距離。然而，這些方法仍然依賴於視差測量作為其參考點。
由於他們的工作深深植根於視差，天文學家通常使用第二個距離單位，即Parsec(秒差距)。一個秒差距等於3.26光年。有時秒差距在科學上更有意義，但研究人員經常在這兩個詞之間切換。
不幸的是，秒差距的“秒”聽起來像一個時間單位，導致更多的混亂。在1977年的電影《星球大戰：新的希望》中，漢·索洛吹噓他“以不到12秒差距的時間完成了凱塞爾之旅。”
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