人眼与星空本文转自：北京邮电大学出版

本文转自：北京邮电大学出版
夜空中最亮的星星，用肉眼看上去真的像一颗小小的光点吗？如果你回答“是” ，那么恭喜你，你可能是眼睛光学结构接近完美的极少数人之一。但是，仔细看时，大多数人看到的应该是“毛茸茸”的星星。这并不奇怪，这正是人眼的像差的最显著的效应。
在光学仪器制造者看来，眼睛的光学结构实际上远非完美。著名的德国解剖学家、物理学家亥姆霍兹（1821年～1894年）曾这样写道：
要是一位眼镜商想卖给我一台具有所有这些缺陷的仪器，那么我认为完全有理由用最强烈的言辞责备他的粗心，并把仪器退还给他。这么说毫不过分。
在一只光学结构完美的眼睛里，来自一个远处点光源的所有光线应当会聚在视网膜的同一个点。但是，人类的眼睛具有高度复杂的生物结构，它由几个屈光面（折射面）和一个孔径光阑所构成，眼组织的稳定性、肌肉的拉力和眼内压将这些组织固定在合适的位置上。眼睛还受到各种生理过程的持续影响，其中包括瞳孔大小变化等短期过程，以及长期的生长过程，如眼睛晶体的大小、形状及内部结构的变化，这就使我们的视力随年龄的增长而变化。眼睛的各个组织或多或少都会有偏心现象和相互间的偏离，它们的表面形状也有各种变化。如果这样复杂的生物结构组合成了一个绝对稳定而完美的光学系统，反倒令人惊讶不已。
对于大多数健康的眼睛，从晶体背面出射的光都并不绝对符合理想的波阵面，理想波阵面应呈完美球面并聚焦在视网膜上。这种偏离被称为眼睛的波像差。近视、远视和散光就是最简单的眼睛像差。这些像差是理想波阵面的最平滑的变形，它们可以改变眼睛中光线聚焦的位置：焦点移到视网膜前面（近视）或后面（远视），或入射光向不同方向屈折，屈折的方向随光通过眼睛时的方向而改变（散光）。由于这些变形都可以用数学上的二次多项式描述，所以术语称为二阶像差。
正常的眼睛还表现出更复杂的波阵面畸变，统称为高阶像差。人们早就知道这种高阶的屈光缺陷，但直到最近才研制出测量它们的实用仪器，在某些情况下还可矫正这些屈光缺陷。它的发展历程还是个紧密关系到先进天文仪器研发的故事。眼睛像差现在可以在实验室里测量甚至补偿，所使用的波阵面传感器、可变形的反射镜和激光导星，与今天的高分辨自适应光学系统中所用的基本相同。
难道我们与自己眼睛缺陷的斗争就毫无胜算吗？完全不是。更深入地了解自己眼睛的优缺点，就能有效地改善你的观测。
利用瞳孔大小
每只眼睛都有独特的像差图样。这种图样在视网膜上产生独特的“星像” 。在通常的夜间观测条件以及瞳孔完全张大的情况下，一个亮点源在视网膜上的像可能有几十角分，甚至比满月的角直径更大。这种不规则形状的光强度分布通常被称为眼睛的点扩散函数。一个人左右眼的像差可能相似，但人与人之间的像差图样则会有很大的不同。在某种意义上，像差就是眼睛的指纹。
像差的大小随瞳孔直径变大和年龄增长而增加。眼镜或其它器件可以矫正近视等典型的眼睛像差，但是对30多岁人的健康眼睛而言，典型的高阶像差也远比望远镜光学系统中的像差更严重。
当观测月球或行星状星云等扩展源时，眼睛的像差会使目标上的小尺度结构变模糊。模糊的程度在人与人之间变化很大，但平均约符合近视验光单的最小增量0.25屈光度所导致的模糊。这对日常生活影响不大，但是对每个认真的天文观测者都显得格外严重。