众所周知,天上的星星距离地球远近不一,而且实际体积大小也相差甚远,但是怎么人类用肉眼看起来那些星星几乎差不多大呢(除了太阳和月亮)?
人眼大概相当于毫米口径的望远镜(可惜双眼之间不能形成光干涉),对500nm波长附近可见光的角分辨率大约就是角分(一度的六十分之一)量级。
一角分是什么概念?以太阳的直径,如果距离裸眼观察者超过32天文单位(日地之间的距离),那么观察者的裸眼就无法分辨了。这个距离(32天文单位)从地球出发,连旅行者1号都追不上,别说到达太阳系外的其他恒星了。
所以,对于人眼来说,出了太阳以外,所有恒星都是无法分辨的。无法分辨的目标,可以近似为一个只有位置和亮度而没有形状及大小信息的点。而这样一个点,经光学系统所成的图像,就是这个光学系统的点扩散函数。光学系统的质量如果足够好,点扩散函数经采样(比如各种传感器,以及视网膜)后就应该是一致的(仅亮度不同)。
人眼的焦距大约是2厘米,分辨能力是1角分的话,上面提到的距离大约就是6微米。
也就是说,所有星星,都在视网膜上留下一个6微米宽度的亮斑。天上的星星在人眼视网膜上留下同样尺寸的亮斑,所以它们看上去一样大。
这说明眼睛没毛病。