澤偉86

感謝提問！近來寫了不少與光年和銀河系有關的問答，有網友問為何之前課本上所學的銀河系直徑為10光年，而在近期對銀河系直徑的描述卻變成了20光年，是寫錯了還是宇宙膨脹了？

其實這兩個數值並沒有“錯”，前者是老的版本（是美國女天文學家亨麗愛塔·勒維特於1912年“測量”的），代表了歷史觀測水平，而後者是結合了最新的觀測技術推演而來，代表的是當前的科學水平。而關於宇宙的膨脹，據科學觀測發現，銀河系以外的天體都在離我們遠去，美國天文學家哈勃總結了後退的速度與距離的關係，即距離越遠後退的速度也越快，這就是著名的哈勃常數。

確實，銀河系直徑為20萬光年，表示即使是光速也要穿行20萬年。我們都知道，光速是目前已知的宇宙中最快的速度，一光秒≈30萬千米，而一光年的距離表示約10萬億千米，代表的距離十分遙遠，因此光年屬於常用的計量天體距離的單位。

像M87黑洞距離地球5500萬光年表示的是我們現在看到的黑洞照片，其實是5500萬年前該黑洞的面貌，而比鄰星雖然是距離太陽最近的恆星，只有約4.22光年，但這個距離對於當前人類的科學技術一樣是難以企及的，因為4.22光年等於3.99246E+13千米，即使是每秒約17千米的宇宙探測器也要飛行74470.58824年，可想而知，要想飛出銀河系簡直非猴年馬月能形容的。

既然銀河系直徑規模達20萬光年，科學家是如何“測量”的呢？

科學家對銀河系大小的測算和結構的組成是通過造父變星總結而來的，造父變星其實是變星的一種。變星顧名思義就是指亮度與電磁輻射不穩定的、經常變化且伴隨著其他物理變化的恆星，這類恆星在銀河系內普遍存在。科學家正是利用這類恆星的絕對星等與它的光變週期呈有規律的線性關係，因此只要知道週期就等於知道了恆星的絕對星等，再與視星等作對比就能得出這個恆星到地球的距離。

由於根據造父變星周光關係可以測量星系、星團等大尺度的空間距離，因此這一測量方法也被被譽為“量天尺”。

地理那些事

首先確認一個概念，就是光年，光年不是時間單位，而是一個長度單位。簡單說就是光線在真空中走一年所經過的距離，我們知道光速在真空中是30萬千米每秒，嚴格說是299792458米/秒，那麼光速走一年的距離大約是10萬億千米。

這是一個對於目前人類來說非常遙遠的距離，太陽系的直徑大約是2光年，那麼半徑為1光年。美國在上世紀70年代發射的旅行者號飛船至今為止已經飛行了近50年，那麼總共飛行距離達到了200多億千米，但是這大約只有1光年距離的萬分之一。

因此，光年是一個非常大的距離單位。那麼銀河系的直徑是20萬光年，也可以理解為即便是以光速，還需要20萬年才能從銀河系的這一頭飛到那一頭。

受觀測技術的限制，之前我們一直認為銀河系的直徑為10萬光年，但是，根據最新的觀測數據表明，銀河系要比10萬光年更大。應該在16萬到20萬光年之間。

其實，這裡可能還是有個誤會，這個16萬也好，20萬也好，不是說銀河系的主體直徑，而是指的銀河系邊緣。

我們通常看到的銀河系模型是一個帶旋臂的漩渦狀，這是銀河系的主體，叫做銀盤，銀盤的直徑在8萬到10萬光年之間，銀河系的大部分天體都集中在這裡。不過，在銀盤之外，還有天體存在，只是比較稀少，銀盤之外是銀暈，這裡存在一些球狀星團。在銀暈之外還有銀冕，這裡的天體數量更少，但依然是銀河系的範圍。

我們說的20萬光年，指的是這裡的範圍，而銀盤的大小沒有變化，還是8到10萬光年。

寒蕭99

光年是一個距離單位，只用於測量恆星際空間的尺度，是根據光的運行速度計算出來的，1光年約為9.46萬億千米，20萬光年就是189.2億億千米。

大家知道光速每秒約30萬千米（準確的數據為299792458m/s)，一個小時3600秒，一天24小時，一年365.25天（儒略年），光年就是根據光速一秒一秒走一年的長度算出來的。

為什麼宇宙空間要用光年來計算呢？這是因為宇宙恆星之間的距離尺度太大了。

在地球上，我們測量距離用米、千米來表述；在太陽系的行星之間，我們用天文單位（1個天文單位約1.5億公里，是太陽到地球的平均距離）來表述。但如果到了恆星際之間，再用這些單位來表述，數字就很多，表述起來很麻煩。

距離我們最近的恆星都有4.22光年，如果用千米表示，就是39921200000000千米（39.9212萬億千米），如果用天文單位表示，就是266141.33個天文單位，是不是很拖泥帶水的麻煩？‬‬

比光年更大的尺度是秒差距，是建立在三角視差基礎上的距離單位。1個秒差距約3.26光年。這就是在恆星際、星系際距離尺度用光年或秒差距表述的原因。

天體測量有很多方法，比如三角視差法、分光視差法、造父周光關係測距法、譜線紅移測距法、星群測距法、統計測距法等等。

現在用得比較多的是譜線紅移測距法，這種方法是偉大的天文學家埃德溫·哈勃發現並首創的。

哈勃在上世紀初，發現所有星系都有紅移現象，星系距離我們越遠，其譜線紅移量就越大，而且紅移量與距離呈現比例關係，即：Z=H*d/c。

式中：Z為紅移量，c為光速，d為距離，H為哈伯常數。

這就是哈勃定律，根據這個定律，只要測出河外星系譜線的紅移量Z，便可以計算出星系的距離d，這種測距法可以測定百億光年尺度的天體距離。

2013年歐洲航天局用普朗克衛星測得的哈伯常數為67.80±0.77(km/s)/Mpc，這個數據表明在距離我們百萬秒差距的地方，星系離開我們的速度為每秒67.8千米，正負誤差為0.77千米。百萬秒差距就是距離我們326萬光年的地方。

近幾年一些科學機構採取其他方法測得的哈伯常數大於70km/s/Mpc，說明宇宙膨脹正在加速。

測量恆星或星系距離，有時候為了精準，會採用多種方法並行，相互印證，就能取得較為精準的數據。

但這畢竟是宇宙級大尺度距離的測量，不管怎麼精準都還是有一定誤差的。比如說我們宇宙可觀測範圍有930億光年，只能是一個大概。

這些測量方法的詳細介紹，在網上一搜都會出來，時空通訊過去文章也多次有過介紹，有興趣者可查閱，就不再贅述了。

科學家們對銀河系的測量也是用這些方法，隨著觀測手段的不斷提升，探測發現也越來越深入，這樣，科學界對銀河系大小的認識從過去直徑約10萬光年，逐步到前幾年的16萬光年，現在認為有20萬光年。

美國NASA發射的斯皮策紅外望遠鏡經過10年拍攝，採集了銀河系200多萬張照片，然後通過電腦合成，獲得了一張銀河系360度的全景圖。

這是人類迄今為止得到的首張銀河系全景圖，對人類進行銀河系的研究有重大意義。

這張圖是一張專業化的圖，不像我們平時圖畫那樣的直觀。這張圖像素很高，如打印出來有一個體育場那麼大。現在NASA向全世界公開免費提供電子圖片，供天文學者和天文愛好者們下載使用。

但這張圖就像我們迄今為止獲得的所有銀河系信息一樣，並不是完整的、全面清晰的。

人類對宇宙和天體的瞭解雖然較之100年前有了長足進步，與古代相比更是天壤之別，但畢竟人類文明還處於較初級階段，還只能在地球周邊活動，視野還很侷限，還有許多宇宙奧秘等著科學家們去破解，包括對銀河系的瞭解都還很少。

至於此問題說明中談到人的“目光”速度，這個問題我在過去文章中多有闡述，有興趣的朋友可以搜時空通訊已發文章查看。

這裡再簡單重申一下，人類目光沒有“光”，也沒有速度，只是被動的接受光線傳到我們視網膜的圖像。遠方的星系和恆星之所以能夠被我們視網膜捕捉到，是因為這些天體的的光線在太空傳遞了很多年，才來到我們的眼前。

光年雖然是個距離單位，但與時間也是同步的，密切關聯。我們看到的所有事物都是通過光來傳播的，因此我們看到1光年遠的天體就是它1年前的樣子，100億光年遠的天體就是100億年前的樣子，要看到它們現在的樣子，就需要等待與光年距離同等年數的時間。

如果距離我們10光年的某個天體現在發生了爆炸，已經毀滅了，我們還會天天看到它，一直到10年以後的某一天，它爆炸燬滅的過程才會傳到我們的視網膜。當然如果那裡現在新誕生了一顆恆星，也要10年後才會被我們看到。

就是這樣，不知有這種疑問的朋友清楚了沒有？歡迎討論。

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時空通訊

答：20萬光年，就是指以光速飛行20萬年的距離，也就是189億億公里，相當於在地球和太陽之間往返63億次。

“光年”是天文學上常用的距離單位，表示光在真空中傳播一年的距離，光速c=299792458米每秒，一年取365.25天，於是：

1光年=299792458*365.25*24*3600

=9.46*10^12公里；

既一光年大約是9.46萬億公里，要知道太陽光從太陽表面到達地球需要約8分鐘，所以一光年的距離是非常遠的，相當於繞地球2.365億圈。

坐落在我國河北的郭守敬巡天望遠鏡，給出的最新數據顯示，我們所處的銀河系直徑高達20萬光年，遠比科學家原先估計的範圍大（最初認為是10光年，後來更改為16萬年），主要得益於觀測手段的進步，使得以往無法觀測到的黯淡天體被科學家監測到。

在夏天的夜晚，我們有機會看到夜空中一條明暗相間的銀河，這正是銀河系的截面投影，因為我們太陽系處於銀河系當中，所以我們無法直接看到銀河系的全貌。

但是科學家經過與河外星系的對比，勾勒出了我們銀河系的形狀，我們銀河系屬於棒狀星系，猜測在數十億年前由兩個大星系相互碰撞融合而成，銀河系有110億年的歷史，我們太陽系有46億年的歷史。

銀河系相對於人類來說實在太廣袤了，但是和可觀測宇宙比起來，又是微不足道的，比如：

（1）銀河系的姐妹星系——仙女星系，距離地球有254萬光年；

（2）天文學上漂亮的南風車星系，距離地球有1500萬光年；

（3）哈勃望遠鏡拍攝到的玫瑰星系，距離地球有3億光年；

（4）我們的可觀測宇宙，直徑高達930億光年呢！

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根據近些年的研究，銀河系的直徑最大可達20萬光年。那麼，20萬光年意味著什麼呢？天文學家如何測出來的呢？

20萬光年表示長度，即光在真空中前進20萬年的距離。光速是最快的速度，每秒將近30萬公里。既然以光速都要走20萬年，天文學家又是如何知道銀河系的直徑呢？

誠然，光走20萬光年的距離需要20萬年的時間，但這不代表我們無法在短時間內測出這個距離。在太陽系中，測定天體的距離時，可以向天體發射電磁波（也就是光），然後等待電磁波反射回來，通過測定時間差就能知道距離。

然而，我們不可能以這樣的方式來測定銀河系的直徑，等上20萬年不現實。再加上技術限制，用電磁波法來測量銀河系直徑更是天方夜譚。天文學家有其他方法來測量銀河系的大小，不需要等待漫長的時間就能測出。

銀河系的結構

通過觀測銀河系中的恆星分佈以及河外星系，天文學家知道銀河系是一個圓盤狀的結構，中心部分有些隆起，並且太陽系遠離銀河系的中心，處在銀河系的獵戶臂上。基於這些信息，只要測出太陽系與銀心的距離，以及太陽系與背對銀心方向的銀河系邊緣的距離，就能知道銀河系的直徑。

因此，測量銀河系的直徑，就等於測量遙遠恆星的距離。恆星的測距方法通常包括三角視差法、主序星擬合法、造父變星法。在測量銀河系直徑時，主要依賴於三角視差法和造父變星法。

測距方法

三角視差法是一種幾何方法，我們在某一時間觀測一顆恆星的位置，半年後，地球轉到太陽的另一側，我們再觀測這顆恆星的位置，其位置相對於背景恆星是不重合的，這會出現輕微的視差。只要測出視差角，由於日地距離已知，根據三角函數即可算出距離。天文學中最常用的長度單位“秒差距”就是來源於此。

造父變星是一種特殊的恆星，它們的光度變化表現出穩定的週期性。由於造父變星的光變週期和絕對星等之間存在直接的關係，只要測出造父變星的光變週期，就能知道它們的絕對星等，再結合它們的視星等，就能知道它們離我們有多遠。

銀河系的大小

目前，天文學家測出的銀河系直徑介於10萬至20萬光年，恆星盤厚度約2000光年，太陽系離銀心大約2.6萬光年。另據估計，銀河系中存在大約1000億至4000億顆恆星，恆星與恆星之間的平均距離約為4光年。

除了恆星和星雲等普通物質之外，銀河系中可能還存在著大量的暗物質。這種神秘的物質籠罩著整個銀河系，形成了被稱為暗物質暈的結構，它從銀心向外延伸可達30萬光年。暗物質的含量遠超普通物質，它們產生的強大引力維持住了銀河系的結構。

火星一號

首先說明一點，之前很長時間銀河系直徑一直被認為是10萬光年，不過去年我國的郭守敬望遠鏡發現了銀河系直徑遠不止10萬光年，達到了20萬光年！

這也是人類觀測水平不斷提高的結果，當然科學家們認為20萬光年也可能不是最終的結果，銀河系還可能會更大！

那麼銀河系直徑20萬光年是什麼意思呢？

其實很簡單，“銀河系直徑20萬光年”與“地球直徑12756千米”是一個意思，因為光年和千米都是距離單位，甚至與“你的身高1.8米”也是一個意思！

一光年，就是光速跑一年的距離，也就是以30萬公里/秒的速度跑一年的距離，這個距離大約是94600億千米！

所以，20萬光年簡單理解就是光飛行20萬年的距離，以光速飛行20萬年的距離，當然也只有光這種這得信息的物質能以光速飛行，其他物質都不可以！

不過雖然我們不能以光速飛行，這並不代表著我們飛行20萬光年穿越銀河系花的時間一定超過20萬年。按照狹義相對論中的時間膨脹原理和尺縮效應，如果我們的速度足夠快，足夠接近光速，你穿越銀河系的時間會遠小於20萬年！

宇宙探索

首先更正一下，銀河系的直徑是大約10萬光年，而不是20萬光年。

這個光年是一個長度單位，而不是時間單位——就像千米和公里一樣。

長度單位是用來描述長度的，比如：從北京的五環到北京市中心——天安門廣場的距離是20公里；上面圖中的大圓盤，也就是銀河系，它的直徑是10萬光年。

為什麼用光年作單位呢？

宇宙是非常宏大的，如果用米或者千米作單位，那麼數字就會非常巨大。

同一個數據，包括數字和單位兩部分。

用大的單位表示，數字就小；用小的單位表示，數字就大——就像1米等於100釐米一樣。

那麼1光年等於多少米呢？

1光年就是以光速跑上1年所走出去的距離。

所以1光年=365×24×60×3×10^8=9460800000000000m

這是非常大的距離單位了！用來描述銀河系的再好不過了。

人類觀測的宇宙範圍

人類能看到物體，比如星星，是因為物體發出的、或者反射的光線，進入了我們的眼睛。

所以，我們能確定銀河的直徑是10萬光年，不是由於我們的目光跑到了10萬光年外看到了銀河的邊際，而是，銀河邊際的星光，穿越了10萬光年的距離，跑進我們的眼睛。

人類現在可以藉助天文望遠鏡和其他儀器，看到很遠很遠，人眼原來看不到的地方。

人類目前觀測的宇宙範圍已經接近1000億光年了，比銀河系還要大很多很多！

我是宇宙物理學，這就是我的回答。

宇宙物理學

人類對於銀河系直徑的測算，主要是通過對造父變星的觀測來推斷的，目前對於銀河系的直徑也還沒有定論。造父變星是變星的一種，它的變光週期和光度呈正比，因此可用於測量星際和星系際的距離，通過對於銀河系內大量造父變星觀測數據的積累，來推算銀河系的直徑。

如果銀河系的直徑有10萬光年，那麼光要穿越整個銀河系需要10萬年的時間，對於我們人類來說這是一個令人絕望的空間距離。而我們所處的宇宙直徑直徑可能達到920億光年以上，這更是一個超出人類想象的巨大空間。我們人類的目光當然不能超光速，我們的眼睛只是接受進入我們視網膜的光線而已，比如，我們看到了一顆20光年外的恆星，那麼你看到的這顆恆星的樣子是它20年前的樣子。

地理沙龍

是呀。

我們知道光年就是光在一年中走的距離，光速是3×10⁸m/s，1光年就有9.46×10¹²km。

太陽光到達地球需要8分鐘，就是光需要8分鐘時間才能走到地球上，平均距離有14960km。太陽系的直徑約有1～2光年，就是光走2年的距離。

而太陽系位於銀河系旋臂上。距離銀河系中心約有2.5萬光年，也就是光走2.5萬年的距離。銀河系的直徑約有15萬光年，那光就要走15萬年。而天文觀測到銀河系每時每刻都在變，在逐漸增長，平均每秒會增長500米，大約再過幾年後，銀河系直徑就會增長到20萬光年，光就要走20萬年才能走完。

弄潮科學

光年是光在一年中行進的距離，不是時間單位，是一個標準的物理距離單位。

理論上物質運動無法達到極限光速。因此，你在完成一光年距離運動過程中，你的極限速度一定達不到光速怎麼快。因此，你實際上你沒辦法在20萬年內完成20萬光年距離的運動。這一點著名的質能方程式（E=MCC）已經說明了。

🤔下面有朋友恕我答非所問，那我補充一點。說到光速這個問題需要幾個限制條件（學術上的）

1. 目前已知的光速是在真空環境下測量出來極限光速。那個光譜不記得了ヽ( ￣д￣;)ノ，抱歉。速度大概是每秒30萬公里。

注意，是真空環境下，無其他輻射和干擾源測的。

2. 要注意光譜，就目前測得情況看不同的光譜速度是不同的。只是，由於基礎速度就30萬公里，個光譜之間差異就沒怎麼明顯了。

3. 星際間只存在干擾和強大輻射的。包括，重力干擾，輻射源干擾，黑洞，重粒子行星，又或者流星和隕石之類的。

綜合上面說的，在綜合環境下光遠不能達到30萬公里每秒的速度，。更多時候可能剛射出去你就不知道它跑哪裡去了。

簡單點說，你在銀河的一端發射一束光束，沒辦法在20萬年後在另一端準確接受到。速度打不到，中間有遮擋，也有可能受到重力影響運動軌道偏離了。總之，你肯定等不到那束光。

關鍵字: 光年 銀河 萬光年