我所理解的題主的提問是，當觀測天體時，那些天體與我們的距離是怎麼測算出來的吧？

宇宙給我們設定了一個絕對準則，那就是光速恆定不變。

而光年是宇宙中的距離單位，1光年將近10萬億公里。這在宇宙中，就和我們平常所說的1米那樣，它是光線用1年時間可以穿越的距離長度。

舉個栗子，目前為人們所知的宇宙最古老的光是GN-z11星系發出的。根據測算，該星系距離地球134億光年。

哈勃望遠鏡捕獲的GN-z11 圓圈中的紅光，已經134億高齡了

那麼這個距離是怎麼測算出來的？

光譜分析法！

當我們觀測天體時，它們發出的光的譜線並不是在標準波長的位置上。所有譜線的坡長都加長了，也就是說譜線是向紅端移動的，這種現象叫做譜線紅移，它是由多普勒效應引起的。

用光譜分析法分析，可以檢測出氫、氧、碳等原子發出的、特定的、經過紅移後的波長，由此能夠計算出這些特定波長髮生的紅移程度。然後把紅移換算成距離，得出天體到地球的距離！

光以光速（30萬千米/秒）傳播，如上的栗子，距離地球134億光年遠的GN-z11星系發出的光經過了134億年才可以抵達地球。所以說，我們現在看到的實質是134億年前GN-z11星系的景象。漫天的鬼魂！

可根據訊號衰減曲線推斷訊號來自多少光年，因為衰減曲線不僅是非線性，而且越遠曲線越接近水平方向，所以可根據訊號下降的梯度，來知道訊號來自多少光年

光的速度是每秒鐘跑30萬公里，科學界認定光跑一年的距離約為9.46萬億公里，就把這個當做了丈量宇宙距離的一把尺子，這把尺子就叫光年。

我們都知道勻速直線運動的公式：距離=速度×時間。因此，想要知道時間，只要知道距離和速度，很容易就能計算出來。科學家要想知道一束光的發出時間，只能先得到發出天體和地球的距離，然後距離比光速，間接得到了這束光的發出時間

另一方面，由於宇宙空間極為廣闊，為計量方便，天文學家專門定義了很大的長度單位，例如光年——即光在真空中傳播一年的距離，1光年≈9461萬億米。光年不是時間，而是距離單位。 因此，如果測得天體的距離為10光年，把它除以光速，即可得到這束光在宇宙中傳播了10年的時間才到達地球，也就是說這束光在10年前就已經被髮射出來。但如果我們想要看到這個天體現在發出的光，我們只能再等10年，因為該天體現在發出的光才剛剛上路菜葉網，要在10年後才能到達地球（這裡假設這個天體的距離保持不變）。 再比如我們的太陽，日地平均距離約為1.496億千米，這意味著我們當前看到的太Sunny都是太陽在8.3分種之前發射出的。總之，只要測出天體的距離，我們就能知道它們是在多久之前發出這束光的。 狹義相對論認為，光在真空中傳輸的速度是恆定的，也就是說不變的，因此將其作為宇宙尺度的距離單位是最準確的。 既然知道了某個天體距離多遠，就能知道這個星星的光走了多久了。比如距離我們最近的恆星比鄰星大致的距離約39.92萬億公里，折算成光年就是4.22光年，這顆星星發出的星光需要4.22年才能到達地球菜葉網，也就是說，我們現在看到這顆星星的樣子是4.22年前的樣子。 在已知非常多資訊的時候，我們可以透過比如光譜測定，光度測定等各種方法，或者天體的額外資訊，給出更相信的物理內容。但是這都是有條件的。這就像，如果我們僅僅抓拍一個人的衣服，去判斷這個人的資訊，是不夠的。需要臉部特徵，行走特徵多方面的資訊來配合菜葉網，才能推測，比如這個人的性別、年齡等其他資訊。

簡單來說，就是光線隨著時間和距離的變化，它的波長也就是顏色也會變化。而且這種變化是有規律的。當你看到一列火車向你開過來，它的顏色是偏向藍色的，當然這種變化極微小，人的肉眼是分辨不出來的。這個叫藍移。如果你看到火車離你遠去，它的顏色是偏向紅色的，這個叫紅移。科學家們觀測宇宙的時候，發現幾乎所有的天體都有紅移，所以才有宇宙大爆炸的理論。當你探測到一束光，記錄下它的光譜，過段時間再去測一下它的光譜，根據其變化就知道它來自多遠的地方了。

當天體發出的光在宇宙中傳播了一定時間之後到達地球，我們透過眼睛或者天文望遠鏡接收到這些光，於是就能看到天體。不過，我們並不能從接收到的光線中直接確定它們走了多久時間（又稱光行時）。只能透過測量出發光天體與地球的距離，然後用距離除以光速（光速相對任何參照系都是恆定的），才能確定它們在宇宙中走了多長的時間才來到地球上。

對於太陽系內的大多數天體，可以透過雷達反射法測出它們的距離。但對於太陽，則無法使用雷達反射法，只能藉助其他方法，例如，金星凌日法。透過測量可知，太陽與地球的距離大約為1.496億公里，由於光速約為30萬公里/秒，所以太Sunny在宇宙中走了8.3分鐘才到達地球。

對於太陽系外視差較大的恆星（通常距離只有幾百光年），可以利用三角視差法來測距。在地球繞太陽公轉過程中，那些距離地球較近的恆星會相對於背景星空發生移動。透過測量恆星在半年時間內的視差角大小，就能利用三角函式來計算出恆星的距離。

早期天文學家都是用三角視差法來測量恆星的距離，並且秒差距這個天文學中最常用的長度單位也是來自於此。只是在科普中為便於理解，現在都會用光年來轉換秒差距。例如，牛郎星的距離為5.13秒差距，轉換為光年之後為16.73光年，這意味著牛郎星發出的光在宇宙中走了16.73年的時間才來到地球上。

對於再遠一些的恆星，可以透過主序星擬合法。恆星的距離與其實際亮度和在地球上觀測到的亮度直接相關，而處在主序階段的恆星的實際亮度可以從光譜分析中確定出來，這樣就能計算出它們的距離。

宇宙中還有一些特殊的恆星——造父變星，它們的光度會隨著時間呈現週期性的變化，透過其他方法來對它們進行標定，這樣就能用它們來測距。這種方法甚至可以測量河外星系的距離，當年哈勃就是這樣首次確定河外星系的存在。

對於更加遙遠的星系，可以用Ia型超新星法來測量。因為Ia型超新星的產生機制是一樣的，它們具有相同的實際亮度，如果對它們的距離和視亮度關係進行標定，就能用來測量遙遠星系的距離。

對於那些最遠的星系，距離達到幾十億甚至上百億光年的星系，只能透過紅移法來測量。透過光譜分析確定星系的紅移值，然後經由紅移和速度的關係確定退行速度，再由哈勃定律就能算出對應的距離。知道光行距離之後，就能知道光行時。

科學家是怎麼知道光線在宇宙中走過了多久時間？

可能大多數朋友都有一個問題，夜空中的星星有一個光點，那些光過了多久時間才到達地球的？我們能測量這到達地球中其中一個光子的年齡嗎？似乎不行，因為對於光子來說到達宇宙任何地方對它來說時間都是零，因為光速下時間是停滯的，簡單的說即使到達宇宙的盡頭，光子依然是出發時的光子，永葆青春！

那麼怎麼來確定光子所經過的時間呢？很簡單隻要測量恆星的距離即可！但恆星距離地球那麼遙遠怎麼來測量距離？因為光速是不變的，只要知道距離就能算出時間

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上圖是太陽系周圍數32顆恆星的距離與方位，方位不難，因為我們能直接看到，但天文學家又是怎麼知道這些恆星的距離呢？下面我們簡單來說說幾種測距方法：

一、週年視差 其實看到這個圖示大家應該就明白了，地球距離太陽的位置已知，那麼只要知道仰角就知道距離了，完美......太陽系周圍的恆星都可以用這個方法測量！但這隻能測量太陽系周圍的恆星，更遠的仰角就接近90度，無法測量了.......

二、分光視差法 這是一種分析恆星光譜以測量恆星距離的一種方式，恆星的視星等和絕對星等之間遵守公式：5lgr=m-M +5 這個測量的關鍵是估計恆星的絕對星等，這要從恆星的光譜中分析，還要考慮星際塵埃對星等的影響！當然這不可能做到很準確，比鐳射測距的精度差了可不知一星半點！

三、造父變星 這個比較容易理解，利用光度週期性變化的造父變星去估測變光週期內亮度一致的恆星的距離，也能測量一大批恆星！

斯皮策天基紅外望遠鏡對造父變星周光關係的普查，以此為標準可以推算恆星以及星系的距離，宇宙膨脹的速率等！

四、Ia型超新星 這是一種特殊的超新星爆發模式，它大部分時候都是一顆恆星+一顆白矮星伴星的模式出現，白矮星是核心質量小於1.44倍太陽的恆星紅巨星後期階段坍縮而成，質量不夠無法形成超新星爆發，但吞噬後期成為紅巨星的伴星物質給了它一個機會！當然吞噬質量和其本身質量超過1.44倍太陽時就會超新星爆發，一致性非常好，可以拿來做宇宙中的“標準燭光”！只要遙遠星系內有一顆Ia型超新星爆發，那麼這個星系的距離就確定了！

Ia型超新星爆發過程，一個星系那麼多恆星，總有個機會觀測到Ia型超新星爆發，而我們的天文學家有的是時間哈....

五、再來介紹個紅移的方式測量距離的方式 早在上世紀二十年代，哈勃就確認了宇宙在不斷膨脹中，距離越遠的天體膨脹速度越快，當然這得在百萬秒差距（326萬光年）以後會比較準確一點！簡單的說只要測量出了天體光譜的紅移值就能大概估算出這個天體的距離！

介紹了比較典型的幾個天體距離測量方法，而只要知道了距離，這光經過多少時間就立馬可以計算出來，也算是曲線救國的一種方式吧，總不能在光子的年齡上鑽牛角尖！