光年是計量天體距離的一種長度單位（light year，縮寫ly），常用于表示天文學距離。是指光在真空中沿直線傳播一年所經過的距離，約為9.46×1012千米（精確值為9,460,730,472,580,800米）。更正式的定義為，在一儒略年的時間中（365.25日），在自由空間以及距離任何引力場或磁場無限遠的地方，一光子所行走的距離。
因宇宙中天體間的距離非常大，如果以最常見的千米為單位計算非常麻煩，因此在1838年，德國天文學家貝塞爾首先使用“光年”一詞，作為天文學測量上的單位。同時將太陽與地球的距離為1天文單位，1光年約等于63240天文單位。
容易出現的誤區是把光年當做時間單位。光年是距離單位，不是時間單位。光年一般在科普讀物、科幻小說等非專業場景中用于描述恒星或星系之間的距離。專業的天文學家往往用來自于天測學的單位秒差距（parsec，縮寫pc，約3.26光年）作為天文學中的距離單位，它是一天文單位張角為一角秒時的距離。
定義
根據國際天文學聯合會（International Astronomical Union，縮寫IAU）的定義，光年是指光速（299,792,458米/秒）與一儒略年（365.25日=31,557,600秒）的乘積，即光在真空中沿直線傳播一年所經過的距離，大約是9兆4600億千米（確切數字是9460730472580.8千米）。英文縮寫為“ly”，也曾縮寫為“l.y.”。這些常數收錄于1984年啟用的IAU（1976）天文常數系統中。
測量方式
地球和月球間的距離———雷達法
20世紀60年代，人們利用雷達測出了地球與月球間的距離。方法是把雷達束對準月球，發出一個短脈沖信號，測出信號往返所用的時間 t，由于雷達信號的速度等于光速，利用公式 d＝ vt／2，即可求出。從地球上發出的雷達信號，經2.56秒返回地球，于是得出地球和月球間的距離約為4×10?km。
太陽和行星間的距離———開普勒定律法
開普勒定律為：t^2/d^3＝恒量。
式中 t 為行星的公轉周期、d 為行星到太陽的平均距離，若以地球、太陽間的距離作為1AU，以地球公轉周期作為1恒星年，公式可簡化為：t^2=d^3。
在地球上仔細觀察行星運轉的軌跡，扣除地球公轉的影響，就可精確計算出行星的公轉周期，再利用開普勒定律，就可求出行星到太陽的距離。例如，離太陽最近的水星的公轉周期為0.241年，則水星到太陽的距離為0.387AU。海王星離太陽最遠，距離為30AU。
太陽和相鄰恒星間的距離———三角視差法
在地面上，要測量人造衛星（圖1C處）的高度，可以通過安放在地球上 A、B兩點的兩個望遠鏡同時測得對C的兩個角度A 和B，算出視差（視差為C對A、B兩點的張角），再測出 A、B兩點的距離———基線，利用三角知識就可求出人造衛星的高度。這種測量距離的方法叫三角視差法。
銀河系的大小———光譜法
利用視差法，可以測量300光年范圍內的天體， 對于更遙遠的天體，因為視差太小，就無能為力了，這時需要使用恒星光譜的方法。如果星體的視星等為m（我們直接觀測到的星等叫視星等）、絕對星等為M（把所有恒星放到10秒差距的地方?觀測到的 星等叫絕對星等），以秒差距（pc）作為星體距離d 的單位，它們的關系是：m— M＝—5＋log10d（4）。視星等m由觀測確定，關鍵是確定恒星的絕對星等M。方法是，先拍攝距離我們較近的恒星光譜，恒星的光譜和它的表面溫度有關，按光譜的種類和強度可以把光譜歸納為幾種類型，分別是 O、B、A、F、G、K、M 型；另一方面，利用視差法求出恒星的實際距離，再把視亮度（視星等）轉換成真正的光度（絕對星等）。以光譜（溫度）為橫軸，以光度（絕對星等）為縱軸，把每顆恒星繪在一張表上，這就是赫羅圖（如圖2），它展現了恒星的光譜和光度之間的極巧妙關系。由圖2可以看出，大部分恒星分布在從左上角到右下角的對角線上，構成了主序星，右上角是紅巨星，左下角是白矮星。如果測量恒星的距離，可以先測出恒星的光譜，利用光譜從赫羅圖上找到恒星應有的光度（絕對星等），再測出恒星的視星等m，利用公式就可算出恒星的距離。
銀河系和相鄰星系間的距離———變星法
變星是指視亮度會隨時間變化的恒星，主要分成規則性和不規則性變星。規則性變星中有一種叫脈動變星，脈動變星的光度是循環變化的，這是由于恒星的自動收縮和膨脹引起的。脈動變星因為其質量和組成成分的不同，會形成不同周期，如造父一變星的周期是5.37天。根據周期的光度變化曲線和光譜，便可將恒星分類。凡跟造父一有相同變化的恒星統稱為造父變星，還有天琴座 RR 變星、室女座 W 型變星等。分類后，先找出可用光譜法測量的變星，測出這些變星的光度，發現同一類變星的光度和周期形成一種關系，即光變周期越長的恒星，其光度越大，這種關系稱為周光關系（如圖3）。在地面上測出變星的光變周期，根據周期容易從周光關系中推出變星的絕對星等M，再測出視星等 m，利用公式（4）就可算出恒星的距離。
宇宙的大小———紅移法
光譜研究發現，幾乎所有星系發出的光都有紅移現象，所謂紅移現象就是觀測到的某物質的譜線的頻率比實驗室測知的頻率要低。根據多普勒效應，當光源離開觀察者時，接收到的光的頻率變低，星系的光譜紅移證明，這些星系正在遠離我們，這就是宇宙膨脹學說。1929年哈勃空間望遠鏡用2.5米大型望遠鏡觀測到了更多星系，同時發現星系離我們越遠，其退行速度（星系離開我們的速度）越大。退行速度V和距離D成正比，即V＝H·D（5）.。
這就是著名的愛德文·哈勃定律，H為哈勃常數，其數值約為50～80千米／（秒·兆秒差距）。將星系中特定原子的光譜同實驗室中同原子的光譜進行比較，就可確定光源的退行速度并用哈勃定律算出星系的距離。
原理
因宇宙中天體間的距離非常大，如果以最常見的千米為單位計算非常麻煩，以光年為單位來計量更容易。如太陽系跟另一恒星的距離。已知距離太陽系最近的恒星為人馬座比鄰星，它與太陽相距4.22光年，即4.22*9460730472580.8千米。
事實上，光年這樣大的單位還不夠用。因為在最大的望遠鏡里還可以看到很遠的星星，它們離地球都有幾萬萬光年。所以天文學家還用比光年更大的單位，如“秒差距”等來測量星際的距離。
發展歷程
1676年以前，人們普遍相信光的傳播是不需要時間的，也未將光速看作自然界的基本常數，對光在以太或空間中的傳播過程也充滿疑惑。1676年，丹麥科學家羅默首先做出了光的傳播需要時間的設想。1671年，羅默開始觀測木星的衛星(木衛一)。他發現木星掩衛的時間(由木衛一躲到木星背對地球的一面開始到它再次出現在地球上可觀測到的區域之間的時間間隔)并不是一個定值。當木星離地球較遠時，掩衛過程所用的時間更長。
1675年，法國的天文學家喬凡尼·多美尼科·卡西尼開始設想這種現象產生的原因可能是光的傳播需要時間。然而，他在不久后就放棄了這個想法。直到18世紀上半葉，主流科學界才逐漸接受了光速有限的想法。1728年，英國天文學家詹姆斯·布拉德雷給出了另一種測量光速的方法，得出光的速度大約是301000千米/秒。
1838年，德國天文學家貝塞爾首次使用“光年”一詞作為天文學測量單位。當時空間距離的最大單位是天文單位（AU），即地球繞日軌道半徑（約1.5億公里），貝塞爾通過三角視差法測量了天鵝座61的距離，這也是人類首次測量除太陽以外的恒星的距離。另外，為了方便起見，科學家把地球到太陽的平均距離定義為“1天文單位”。用這個單位來度量太陽系的距離就方便多了。太陽與地球的距離為1天文單位，與水星的距離為0.4天文單位，與金星的距離為0.7天文單位，與冥王星的距離為40天文單位。
單位換算
實例
韋伯首次發現系外行星:距離地球41光年溫度高出幾百度
美國航空航天局（美國航空航天局）的詹姆斯·韋伯空間望遠鏡太空望遠鏡首次發現一顆系外行星。這顆行星名為LHS 475 b，位于距離地球41光年的八角星座，主要由巖石構成，大小與地球幾乎相同。NASA凌日系外行星勘探衛星(凌日系外行星勘探衛星)此前收集的數據表明，這顆行星可能存在。約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室天文學家凱文·史蒂文森（Kevin Stevenson）和博士后雅各布·拉斯蒂格-耶格爾（Jacob Lustig-Yaeger）領導的研究小組使用詹姆斯·韋伯空間望遠鏡發現了這顆行星。研究人員在美國西雅圖舉行的第241屆美國天文學會會議上宣布了新發現。
科學家發現距離地球僅14光年“超級地球”
科學家發現了一顆距離地球僅14 光年的“另一個地球”——沃爾夫 (沃爾夫) 1061c, 人類未來“移民”的目的地備選星球又多了一個。據英國《每日郵報》報道，沃爾夫1061c的固態行星質量為地球的4倍。報道稱，沃爾夫1061c系澳大利亞天文學家發現的3顆行星之一,，圍繞名為沃爾夫1061的紅矮星公轉。該研究主要作者鄧肯賴特博士 (Dr Duncan Wright) 就職于新南威爾士大學 (新南威爾士大學) 。他表示, “這個發現尤為令人振奮，3顆行星質量都足夠小, 有條件成為固態行星，并擁有固態表面?！睋囂夭┦拷榻B, 圍繞“ 沃爾夫1061”紅矮星運行的3顆行星從里到外分別被命名為“沃爾夫1061b”、“沃爾夫1061c”和“沃爾夫1061d”，它們的公轉周期為5天、18天和67天, 質量分別是地球的1.4倍、4.3倍和5.2倍。
太陽系外,新發現一顆宜居“超級地球”
2008年,研究人員在恒星HD 40307附近發現3顆行星。現在借助歐洲南方天文臺的望遠鏡，研究人員發現另外三顆行星，其中HD 40307 g位于所有6顆行星的最外圍。其余5顆行星距離恒星過近表面溫度可能太高不宜居。研究報告作者之一、英國赫特福德大學學者休·瓊斯在一份聲明中說：“這顆新行星較長的軌道意味著,它的氣候和大氣可能適合支撐生命。”研究人員說，在天文學層面，這顆行星屬于地球“鄰居“，今后可能有望借助新一代天文望遠鏡直接觀測。
誤區
光年是距離單位，不是時間單位。
參考資料 >
天文學名詞.國家天文科學數據中心.2023-08-27