左边一颗恒星在发光，一道道彩色波纹接连从它身上散开——粉红、青蓝、淡紫——每一道都有自己的延迟，所以圆圈永远不会重合。上方两团星云在闷燃，缓缓改变轮廓，四周的星星闪烁不定，它们的周期被特意选得互不公约。下方的刻度上，一个青蓝色标记从恒星出发，恰好跑到一光年的刻度处，粉红色的线条在那里等着它：这就是测量本身——光一年所走的路程，标在一把尺子上。中间的字母在所有语言里都一样，各语言的名称写在图板下方。
SI 之外的单位 · 天文学 · 长度
光年，ly
一把用光来刻度的尺子
长度单位 · 光在真空中一个儒略年内所走的路程 · 9 460 730 472 580 800 m
这个词不是天文学家想出来的，而是科普作者，行家们起初颇为不屑：用时间来量距离，而且用的是各种历法各算各的“年”，在他们看来实在荒唐。然而直观最终胜出，因为“光要走四年才能到达最近的恒星”这句话，凡是等过信的人都懂，而一个以千万亿公里计的数字对想象力毫无意义。
这个单位的好处在于，它在告诉你距离的同时，也告诉你图像的年龄。望向比邻星，我们看到的是它四年又一个季度之前的样子；望向仙女座星系，看到的是它在地球上还没有出现一个现代人时的样子。从这个意义上说，望远镜与其说是放大镜，不如说是一台展示过去的机器，而且它同时展示天空不同区域的不同时代。
这个单位的精确值并非来自测量，而是来自两项约定：真空中的光速被定为每秒精确的米数，而这里所用的年是儒略年，恰好三千一百五十五万七千六百秒。把两者相乘，就能得到光年的长度，一直精确到最后一位，没有任何不确定度。不确定度是后来才出现的——当人们用这把尺子去量真实的天空时。
国际符号是两个小写拉丁字母 ly，不加句点，中间也不留空格；中文写作“光年”，但在表格和图表标注中恰恰使用 ly，因为这样在任何国家都能读懂。倍数用通常的词头构成：kly、Mly、Gly——一千、一百万、十亿光年。
光年是距离，名字里带个“年”字并不改变这一点：说“我们飞了十二光年之久”，就像说“我们以每小时十二公里走了很久”一样荒唐。也不要把它与秒差距混淆，秒差距比三又四分之一光年稍长；更不要与作为时段的“年”混淆：定义中用的是恰好三百六十五又四分之一天的儒略年，而不是回归年或历年。
01 · 定义
光一年所走的路程 · 图像的年龄 · 飞船的航行时间光年是光在真空中一个儒略年内走过的距离，也就是在三百六十五又四分之一天内走过的距离，每天八万六千四百秒。定义包含两个量，两者都被精确规定，因此它们的乘积也是精确的：这里没有基准器，没有测量，也没有修正——只有两个约定数值的相乘。
定义中的“在真空中”并非点缀。光在空气、玻璃和星际气体中走得更慢，如果用一束真实的光来定义这个单位，它的长度就会取决于光线穿过了天空的哪一部分。天文意义上的真空近乎完美，但物质带来的修正对无线电波仍然明显，因此定义中写入的恰恰是真空中的速度。
第二个细节是取哪一种年。回归年比儒略年短约十一分钟，历年的长度不时变化，恒星年则更长；差别最终在百万分之几的量级，这对天文学来说并不算小。国际天文学联合会选择儒略年，恰恰是因为它恒定不变：它既不与地球自转挂钩，也不与地球绕太阳公转挂钩，因而不随时间改变。
最后，这个量有一个米和秒差距都没有的特性：它立刻告诉你我们晚到了多久。以光年计的距离就是图像的年龄，每一幅星图其实都是一幅由不同时代拼缝而成的地图。行家们正是为了这个特性才容忍这个单位，尽管在论文里他们更喜欢秒差距：秒差距直接由测得的角度导出，而不是由时间导出。
我们看见谁，又能到达谁
场景上半部分有一个天体在发光，一道波从它那里向我们传来：只要它还在途中，我们看到的就不是恒星，而是它的过去；目镜旁的标注显示光出发的年份。距离滑块把天体从太阳系边缘移到邻近的星系，我们所观测的时代也随之改变。下半部分，一艘飞船飞向同一个天体，它带着两只钟：紫色的留在地球，粉红色的在船上走。第二个滑块让飞船加速，它越接近光速，两只钟的读数就分得越开——直到从地球看来要走几个世纪的路程，对船员来说缩短为寥寥几年。请注意，无论怎样调节，飞船都无法超越光：粉红色的标记永远落在青蓝色的后面。
02 · 换算
距离 · 途中的光 · 接近光速的飞行一个距离，六种形态
第一个标签页把输入的距离换算为其他单位——从秒差距、天文单位到光日和普通的公里。第二个显示我们从著名天体那里收到的是哪些时代的光。第三个计算一次飞行：在不同速度下，按地球时钟要多少年，按飞船时钟又要多少年。
记忆口诀：一秒差距略多于三光年，一光年略多于六万三千个天文单位，太阳的光到达我们要八分多钟。
单位本身是精确的，但用它表示的距离远非总是精确：到邻近恒星的距离可知道到百分之几的零头，到明亮的超巨星则有几十个百分点的离散，而遥远星系的距离还取决于所选的膨胀模型。参考书上的光年数几乎总带着不确定度，只是科普标注把它省略了。
| 量 | 数值 | 说明 |
|---|---|---|
| {k} | {v} | {note} |
{text}
04 · 测量仪器
激光测距 · 天体测量卫星 · 造父变星 · 超新星一架每一级都踩在前一级上的梯子
尺子唯一诚实的情形
人们至今仍向留在月球上的角反射器发射激光脉冲，并捕捉返回的光子，每几次发射才回来一个。距离直接由往返时间得出，也就是说，确确实实是以光秒来测量的，精度可达厘米。这种方法在太阳系内有效——再远就没人去放置反射器了，尺子只好让位给一连串间接方法。
用摇摆代替尺子
最近的恒星用几何方法测量：半年间观测者随地球移动了两倍日地距离，近处的恒星相对于远处的恒星略微移动。这一位移的角度只有几分之一角秒，其倒数立刻给出以秒差距计的距离，然后再换算为光年。一颗现代天体测量卫星用这种办法测了十亿多颗恒星，把直接方法的视野推到了几千光年之外。
自报亮度的恒星
造父变星会脉动，其脉动周期与真实光度紧密相关：用秒表测出周期，天文学家就知道这颗星实际上有多亮，再与它看上去有多暗相比，便得出距离。上世纪二十年代，人们正是这样发现仙女座星云远在银河系之外，世界的尺度一夜之间扩大了许多倍。
光年不再方便之处
在很远的距离上，人们借助某一类光度几乎相同的超新星爆发，以及光谱线的红移。但到了这里，这个单位开始遇到麻烦：光在途中时，空间在膨胀，于是“距离”分裂成几个不同的量——光飞行了多久，以及天体现在有多远。因此宇宙学更愿意谈论红移，而把光年留给科普标注。
05 · 书写规则
ly 不加点 · 倍数词头 · 这是长度名字里是年，实质上是米
与这个单位有关的错误几乎全都源于它的名字：“年”字把时间拖了进来，于是文中出现了用小时量距离、用公里量速度的说法。
第一种写法用时长代替了距离，因此毫无意义，就像“十二公斤的路”。第二和第四种违反了符号的形式：两个小写字母，不加点也不留空格。第三种用历年代替儒略年，从而在第六位数字上改变了单位的数值。第五种把距离与年龄混为一谈：光走了四年，而恒星已存在了几十亿年。第六种正是其余所有错误由之生长的那个原初错误，遗憾的是，即使在相当严肃的插图说明中也能见到。
06 · 相邻单位
秒差距 · 天文单位 · 光秒三个相邻的单位分享同一个距离范围，区别在于量度取自何处：秒差距取自角度，天文单位取自地球轨道，光年和光秒则取自路程所需的时间。
专业论文的单位：它直接由测得的角度导出，而非由时间导出，因此无需掺入一条关于年长的外来约定。
太阳系内部事务的量度：地球到太阳的距离，被定为精确的米数。过了海王星轨道，再用它就已不方便了。
同族的小妹妹，便于通信：光到月球要一又四分之一秒，与它对话已无法没有明显的停顿。
在 Simetrium 的护照中，与之相邻的是 秒差距，而两个单位的基础都是 同一个光速，地面通信线路中信号的传输时间也用它来衡量。
07 · 历史部分
档案 · 1676 → 1838 → 1851 → 1984光的迟到如何变成一把尺子
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柱子的高度表示不同时代用直接几何测量能达到的距离，白色标记走完这整段路程。请注意，每一次飞跃都不是与新理论相联系，而是与新仪器相联系：先是量日仪，然后是照相底片，再后来是送到大气层之外的卫星。
一个精确的单位，用于不精确的距离
这个单位的奇特之处在于，它本身是绝对精确地已知的，而用它量出的一切却只是近似已知。精确来得毫不费力：光速在米通过它来定义的那一刻起就不再被测量，儒略年则约定为恰好三千一百五十五万秒又半，两个精确数的乘积不可能是别的，只能是第三个精确数。
不确定度出现在下一步，也就是把尺子贴到天空上的时候。到最近恒星的距离可以精确到百分之一的百分之几，但对参宿四这样的明亮超巨星，估计值的离散已达几十个百分点，因为这类恒星本身的表面就是模糊的，视差必须从颤动的像中清理出来。到了银河尺度的距离，就要动用一连串间接方法，其中每一级都在从上一级继承来的不确定度之上再加上自己的一份。
由此得出一条良好的规矩：光年数应当连同其不确定度和求得它的方法一起给出，因为由视差得出的“两千五百光年”和由红移得出的同一个数，是性质不同的量。这个单位本身并无过错：它恰如其定义，一切不确定度都不是来自尺子，而是来自被它所量的东西。
量的目录
天文学与距离SI 基本单位
突出显示米和秒——光年就是由它们组成的我们望向何处，看见什么
光的出发年份从当前年份倒推| 天体 | 距离 | 以秒差距计 | 途中的光 | 光出发时 | 当时发生了什么 |
|---|---|---|---|---|---|
| {name} | {ly} | {pc} | {wait} | {when} | {era} |
最后一栏是支持这个单位的主要理由：它把距离变成日期，从而让观测变得像阅读不同世纪寄出的信件。不过要记住，对于遥远的天体，这些日期只是约定：光在途中时，空间已来得及膨胀，“它飞了多少年”不再等同于“天体现在有多远”。