宇宙距離
當天體發出的光在宇宙中傳播了一定時間之後到達地球，我們通過眼睛或者天文望遠鏡接收到這些光，于是就能看到天體。不過，我們并不能從接收到的光線中直接确定它們走了多久時間（又稱光行時）。隻能通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恒定的），才能确定它們在宇宙中走了多長的時間才來到地球上。
對于太陽系内的大多數天體，可以通過雷達反射法測出它們的距離。但對于太陽，則無法使用雷達反射法，隻能借助其他方法，例如，金星淩日法。通過測量可知，太陽與地球的距離大約為1.496億公裡，由于光速約為30萬公裡/秒，所以太陽光在宇宙中走了8.3分鐘才到達地球。
對于太陽系外視差較大的恒星（通常距離隻有幾百光年），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恒星會相對于背景星空發生移動。通過測量恒星在半年時間内的視差角大小，就能利用三角函數來計算出恒星的距離。
三角視差法
早期天文學家都是用三角視差法來測量恒星的距離，并且秒差距這個天文學中最常用的長度單位也是來自于此。隻是在科普中為便于理解，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，這意味着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。
對于再遠一些的恒星，可以通過主序星拟合法。恒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，而處在主序階段的恒星的實際亮度可以從光譜分析中确定出來，這樣就能計算出它們的距離。
造父變星的光變曲線
宇宙中還有一些特殊的恒星——造父變星，它們的光度會随着時間呈現周期性的變化，通過其他方法來對它們進行标定，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确定河外星系的存在。
對于更加遙遠的星系，可以用Ia型超新星法來測量。因為Ia型超新星的産生機制是一樣的，它們具有相同的實際亮度，如果對它們的距離和視亮度關系進行标定，就能用來測量遙遠星系的距離。但Ia型超新星在宇宙中較為罕見，屬于可遇但不可求的現象。
哈勃定律
對于那些最遠的星系，距離達到幾十億甚至上百億光年的星系，隻能通過紅移法來測量。通過光譜分析确定星系的紅移值，然後經由紅移和速度的關系确定退行速度，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。
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