銀河系是我們太陽系所處的一個巨大星系，其中包含約2000億個恆星系統，太陽系處在其中的一條支臂-獵戶臂上，從大小來看，科學家們應用不同的方法對其持續地進行著測量研究，從最初的10萬光年拓展到20萬光年，近期又透過應用更加精確的天文觀測方法，從銀河系外緣更加古老的恆星系統邊界，來重新界定銀河系的範圍，將其進一步延伸到100萬光年的區域。不過從目前來看，科學界對於銀河系的範圍，還是遵循著在沒有引起明顯引力擾動情況下，對最外側的恆星系統進行歸屬界定，認為是20萬光年。
20萬光年的概念
在通常情況下，我們在衡量兩個點之間的距離時，主要是運用直線測量或者透過勻速物體的速度與所經歷的時間乘積進行計算，而對於宇宙空間來說，由於天體之間的距離數值實在是過於龐大，運用通常的長度單位，比如公里就顯得效率很低，也不便於計算和展示，於是引入了光年的概念。
光年是一個長度單位，即以光速執行一年時間所經過的距離，其數值為9。4608萬億公里，即63240個天文單位。比如以奧爾特雲的外側邊界界定太陽系的直徑，其值為3。2光年；半人馬座α星，即比鄰星的主星距離地球4。3光年；仙女座河外星系，距離地球254萬光年；可觀測宇宙的半徑465億光年，等等，運用光年這個距離單位，可以比較輕鬆地表達出宇宙天體之間的距離。
相對靜止的參照系
我們在衡量光年的距離時，是以地球為參照系來進行測量和計算的，也就是說將地球作為一個靜止的參照系，由於光速在真空中的速度是恆定的，因此只需要瞭解光的運動時間，就可以直接計算出光在一定時間段內所移動的距離大小。比如，我們在測量月球與地球距離時，就是透過向放置在月球上的反射鏡發射鐳射，然後精確測算鐳射發射時與返回光線到達地球時所經歷的時間就可以計算出最終的結果。
按照愛因斯坦的狹義相對論，在不同的慣性參照系中，對相同處於運動狀態的物體移動所造成的空間變化和時間變化，會有不同的結果，也就是說時間和空間，在不同的慣性參照系內不具有統一性和同時性。
從長度上看，在一個運動參照系內，對其中物體的長度進行測量，要比處在靜止參照系內測量的同樣物體的數值要小，而且運動速度越快，這種縮短的程度就越明顯，而當速度達到光速時，測量的結果就會變為零。
從時間上看，在一個運動參照系內，對其中物體運動所經歷的時間進行測量，要比處在靜止參照系內測量的時間結果要短，而且運動速度真快，這種縮短的程度也越明顯，當速度達到光速時，無論距離大小，那麼其所經歷的時間也會變為零。
以上就是著名的“尺縮”和“鐘慢”效應。處在不同慣性參照系內對空間和時間的測量結果，可以應用洛侖茲變換進行求解。因此，我們定義的光年距離，是以地球為參照系來進行測量的，因為地球相對於光的執行，可以視為一個相對靜止的參照系。而假如在光的執行參照系內進行測量，無論多遠的距離，其所經歷的空間位置變化為0，所經歷的時間也為0，就失去了觀測的意義。
銀河系直徑的測量方法
對於像非常宏大的星體距離測量，我們就不能再沿用測量地月之間的距離那樣，透過測算光在兩點之間執行的時間來進行計算了，一方面，我們不可能在目標點找到合適的光線反射區域，當然更不能去放置一個。另一方面，即使是光線，在非常遙遠的兩點之間執行，也需要很長的時間，光都能走幾年，幾十年甚至幾萬年，我們哪能等得起，因此，需要透過另外的方法進行測量。
天文學界對於測量銀河系的直徑，主要採用了兩種最基本的思路，一種是透過位置或者亮度的變化，結合視覺差異進行計算，另外一種是透過應用宇宙膨脹理論來進行測算。
對於第一種視覺差異法，又分為兩種情況：
一個是利用位置的變化。即三角視差法，首先需要確定一個處於銀河系外緣的恆星，然後選擇一個時間點對其進行觀測，記錄其在宇宙空間中的具體位置。而當地球圍繞太陽公轉到另外一側時，再對其進行觀測，也記錄下目標恆星在空間中的位置。那麼在銀河系的背景之下，這顆恆星的位置是相對不變的，那麼我們就可以應用三角函式的幾何方法，將日地距離、兩次觀測的角度代入這個幾何圖形中，進而近似地求出銀河系邊緣恆星與地球的距離，繼而推算出銀河系的直徑。
另一個是利用亮度的變化。這就涉及到造父變星的概念，即恆星亮度會因某種自身原因發生週期性變化的一種特殊的恆星。我們透過長期的持續性觀測，可以測量出它的光變週期具體時間數值，一般情況下其光變週期在幾個小時到數十天。而造父變星的光變週期越長，則視星等越亮。科學家們於是從這種對應關係上，就可以測算出目標天體與觀測點之間的距離。
對於第二種宇宙膨脹測演算法，其主要計算過程是，根據已經測算出的河外星系與地球的距離，運用哈勃提出的“視向速度與距離之間呈線性正比關係”的結論，透過在地球上接收到的目標恆星發出的光譜，再以多普勒定律計算其與地球的退行速度，最後除以哈勃常數，即可得出目標恆星與地球的距離。
總結一下
在空間尺度較大的宇宙空間中進行距離的測量，我們無法像短距離測距時，透過光線傳輸所需要的時間進行測量和計算，而必須藉助於一定的天文觀測方法進行換算，而銀河系的直徑，正是透過使用空間位置或者光變週期變化引起的視覺差，或者應用宇宙膨脹的退行速度來進行間接計算的。