天文学家如何知道光线在宇宙中走过了多长时间？

宇宙距离

当天体发出的光在宇宙中传播了一定时间之后到达地球，我们通过眼睛或者天文望远镜接收到这些光，于是就能看到天体。不过，我们并不能从接收到的光线中直接确定它们走了多久时间（又称光行时）。只能通过测量出发光天体与地球的距离，然后用距离除以光速（光速相对任何参照系都是恒定的），才能确定它们在宇宙中走了多长的时间才来到地球上。

对于太阳系内的大多数天体，可以通过雷达反射法测出它们的距离。但对于太阳，则无法使用雷达反射法，只能借助其他方法，例如，金星凌日法。通过测量可知，太阳与地球的距离大约为1.496亿公里，由于光速约为30万公里/秒，所以太阳光在宇宙中走了8.3分钟才到达地球。

对于太阳系外视差较大的恒星（通常距离只有几百光年），可以利用三角视差法来测距。在地球绕太阳公转过程中，那些距离地球较近的恒星会相对于背景星空发生移动。通过测量恒星在半年时间内的视差角大小，就能利用三角函数来计算出恒星的距离。

三角视差法

早期天文学家都是用三角视差法来测量恒星的距离，并且秒差距这个天文学中最常用的长度单位也是来自于此。只是在科普中为便于理解，现在都会用光年来转换秒差距。例如，牛郎星的距离为5.13秒差距，转换为光年之后为16.73光年，这意味着牛郎星发出的光在宇宙中走了16.73年的时间才来到地球上。

对于再远一些的恒星，可以通过主序星拟合法。恒星的距离与其实际亮度和在地球上观测到的亮度直接相关，而处在主序阶段的恒星的实际亮度可以从光谱分析中确定出来，这样就能计算出它们的距离。

造父变星的光变曲线

宇宙中还有一些特殊的恒星——造父变星，它们的光度会随着时间呈现周期性的变化，通过其他方法来对它们进行标定，这样就能用它们来测距。这种方法甚至可以测量河外星系的距离，当年哈勃就是这样首次确定河外星系的存在。

对于更加遥远的星系，可以用Ia型超新星法来测量。因为Ia型超新星的产生机制是一样的，它们具有相同的实际亮度，如果对它们的距离和视亮度关系进行标定，就能用来测量遥远星系的距离。但Ia型超新星在宇宙中较为罕见，属于可遇但不可求的现象。

哈勃定律

​对于那些最远的星系，距离达到几十亿甚至上百亿光年的星系，只能通过红移法来测量。通过光谱分析确定星系的红移值，然后经由红移和速度的关系确定退行速度，再由哈勃定律就能算出对应的距离。知道光行距离之后，就能知道光行时。