La qualité des images astronomiques prises par les astronomes dépendant de la masse d'air, c'est-à-dire de la quantité d'atmosphère terrestre traversée par les rayons lumineux pour atteindre l'observateur. La masse d'air est calculée comme l'inverse du cosinus de l'angle entre le zénith et la direction de l'étoile. La valeur de la masse d'air est donc toujours supérieure ou égale à 1. La masse d'air est minimale et vaut 1 si l'étoile se trouve parfaitement au zénith.
La masse d'air est un paramètre important à prendre en compte lors d'observations astronomiques, puisque la diffraction des rayons lumineux est un phénomène chromatique, c'est-à-dire dépendant de la couleur (ou de la longueur d'onde considérée). Lorsque la masse d'air de l'étoile observée est importante (l'étoile est basse dans le ciel), la position apparente de l'étoile dans le bleu sera légèrement différente de celle dans le rouge. C'est donc un effet important lors d'études astrométriques, et lorsque la caméra de guidage du télescope observe dans une couleur, et que l'on veut placer la fente d'un spectrographe sur l'étoile. On va alors choisir de placer la fente sur le point tel que vu sur la caméra de guidage, alors que la lumière d'une autre longueur d'onde peut-être sensiblement à côté. Dans ce cas, cette lumière n'entrera pas dans le spectrographe. Pour éviter cet effet, on place généralement la fente du spectrographe le long de l'angle paralactique.