對(duì)于距地球在100秒差距內(nèi)的恒星，周年視差法是適用的。當(dāng)天體與地球距離超過(guò)這個(gè)范圍時(shí)，由于地球公轉(zhuǎn)造成的恒星周年視差將小得難以測(cè)量，天文學(xué)家必須采用其他方法來(lái)標(biāo)定我們與這些遙遠(yuǎn)天體的距離。
當(dāng)我們打開(kāi)臺(tái)燈時(shí)，如果希望得到更明亮的照明效果，可以調(diào)整臺(tái)燈燈頭，使它更接近桌面，或者把我們讀寫(xiě)的位置挪近臺(tái)燈。距離光源越近，就能得到光源越明亮的照射，這是我們的日常經(jīng)驗(yàn)。
物理學(xué)家經(jīng)過(guò)研究，發(fā)現(xiàn)接收到光源的輻射強(qiáng)度和觀察者與光源的二次方成反比。對(duì)于天空中的恒星來(lái)說(shuō)，我們可測(cè)量出他們?cè)诘厍蛏嫌^測(cè)到的亮度。如果還能通過(guò)特定的方式測(cè)定他們本身發(fā)射光線的亮度，就能根據(jù)亮度隨距離衰減的關(guān)系，推算出恒星與我們的距離。
那么，如何獲得恒星本身發(fā)光的亮度呢？天文學(xué)家顯然無(wú)法飛到遙遠(yuǎn)的恒星附近去觀察。不過(guò)，通過(guò)那些距我們相對(duì)較近、能用三角視差法測(cè)得距離的恒星，天文學(xué)家即可推算出它們本身的亮度。
在19世紀(jì)中后期，天文學(xué)家又擁有了探究恒星秘密的新法寶：光譜儀。光譜儀可將各個(gè)波長(zhǎng)的光信號(hào)從混雜信號(hào)中分離出來(lái)，天文學(xué)家通過(guò)它了解每個(gè)天體發(fā)射的輻射在哪些波段比較強(qiáng)，從而獲取天體的光譜信息。
通過(guò)距離已知的恒星光譜觀測(cè)，人們已發(fā)現(xiàn)不同光譜間強(qiáng)度的比值和它實(shí)際亮度之間存在著一個(gè)經(jīng)驗(yàn)關(guān)系。就像我們了解一個(gè)人身高和體形后，能大致推算出他的體重一樣。科學(xué)家從這個(gè)經(jīng)驗(yàn)關(guān)系中，可利用光譜信息推算出恒星本身大致的亮度。通過(guò)恒星本身亮度和我們觀測(cè)到的亮度間的比值，來(lái)推算出遙遠(yuǎn)天體的距離。這種測(cè)距方法被稱為分光視差法。
分光視差法可將我們丈量天空的距離擴(kuò)展到大約10萬(wàn)秒差距。而距離我們更遠(yuǎn)的恒星，由于過(guò)于暗弱，即便是目前威力最強(qiáng)大的望遠(yuǎn)鏡也難以獲得它的光譜信息。因此，測(cè)量比10萬(wàn)秒差距更遠(yuǎn)的恒星距離，就要依靠一種特別的天體——造父變星。
18世紀(jì)的天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)，夜空中有一類特別的恒星，其亮度會(huì)隨著時(shí)間變化，在幾天時(shí)間里經(jīng)歷先變亮、再變暗、最后又恢復(fù)到原來(lái)亮度的過(guò)程。天文學(xué)家稱其為變星。仙王座beta星是最先被注意到的變星之一，這顆星在中國(guó)被稱為“造父”。時(shí)至今日，我們已經(jīng)了解到，這種變星亮度發(fā)生變化的原因，是整顆恒星處于反復(fù)收縮、膨脹的脈動(dòng)狀態(tài)。這個(gè)類型的變星被統(tǒng)稱為造父變星。
上世紀(jì)初，美國(guó)哈佛天文臺(tái)的一位天文學(xué)家，在觀察小麥哲倫星云中的若干顆造父變星時(shí)，發(fā)現(xiàn)越明亮的造父變星，其亮度變化周期越短。雖然當(dāng)時(shí)小麥哲倫星云的距離尚未準(zhǔn)確測(cè)定，但同一星團(tuán)中的造父變星與我們的距離基本相同。因此，明暗差異不可能是距離差異造成的，只可能來(lái)自于造父變星本身的性質(zhì)差異。
經(jīng)過(guò)對(duì)銀河系內(nèi)的造父變星作進(jìn)一步研究后，天文學(xué)家終于得到了造父變星本身亮度和變化周期之間的關(guān)系，并將其稱為周光關(guān)系。一旦我們?cè)谶b遠(yuǎn)的星團(tuán)中發(fā)現(xiàn)了造父變星，根據(jù)周光關(guān)系可確定其本身亮度，再根據(jù)地球上實(shí)測(cè)的亮度，就可確定造父變星本身及星團(tuán)內(nèi)其他恒星與我們之間的距離。
通過(guò)造父變星這把新的量天尺，人們可丈量的距離增大到了約一千萬(wàn)秒差距。對(duì)于再遠(yuǎn)的天體，造父變星已經(jīng)暗弱得難以觀測(cè)，我們必須找到新的方式來(lái)增長(zhǎng)我們的量天尺了。