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LABORATOIRE SCIENTIFIQUE POUR ENFANTS
réfraction atmosphérique. Laboratoire scientifique pour enfants
Annuaire / Laboratoire scientifique pour enfants réfraction atmosphérique appelé la déviation des rayons lumineux par rapport à une ligne droite lorsqu'ils traversent l'atmosphère en raison des changements de densité de l'air avec l'altitude. La réfraction atmosphérique près de la surface de la Terre crée des mirages et peut faire apparaître des objets distants scintillants, tremblants, au-dessus ou en dessous de leur position réelle. De plus, la forme des objets peut être déformée - ils peuvent apparaître aplatis ou étirés. Terme "réfraction" Il en va de même pour la réfraction du son. réfraction atmosphérique est la raison pour laquelle les objets astronomiques s'élèvent au-dessus de l'horizon un peu plus haut qu'ils ne le sont réellement. La réfraction affecte non seulement les rayons lumineux mais tous les rayonnements électromagnétiques, bien qu'à des degrés divers. Par exemple, en lumière visible, le bleu est plus sensible à la réfraction que le rouge. Cela peut faire apparaître des objets astronomiques dans un spectre dans des images à haute résolution. Dans la mesure du possible, les astronomes planifient leurs observations lorsque le corps céleste passe le point culminant supérieur, lorsqu'il est le plus haut au-dessus de l'horizon. De plus, lors de la détermination des coordonnées du navire, les marins n'utiliseront jamais un luminaire dont la hauteur est inférieure à 20 ° au-dessus de l'horizon. Si l'observation d'une étoile proche de l'horizon ne peut être évitée, alors le télescope peut être équipé de systèmes de contrôle pour compenser le déplacement provoqué par la réfraction de la lumière dans l'atmosphère. Si la dispersion est également un problème (dans le cas de l'utilisation d'une caméra à large bande pour des observations à haute résolution), la correction de la réfraction atmosphérique peut être utilisée (à l'aide d'une paire de prismes en verre rotatifs). Mais comme le degré de réfraction atmosphérique dépend de la température et de la pression, ainsi que de l'humidité (la quantité de vapeur d'eau, qui est particulièrement importante lors de l'observation au milieu de la région infrarouge du spectre), la quantité d'effort nécessaire pour réussir à compenser peut être prohibitif. réfraction atmosphérique interfère le plus avec les observations lorsqu'il n'est pas homogène, comme lorsqu'il y a de la turbulence dans l'air. Cela fait scintiller les étoiles et déforme la forme visible du soleil au coucher et au lever du soleil. Valeurs de réfraction atmosphérique réfraction atmosphérique égal à zéro au zénith, inférieur à 1' (une minute d'arc) à une hauteur apparente de 45° au-dessus de l'horizon, et atteint une valeur de 5,3' à 10° de hauteur ; la réfraction augmente rapidement avec la diminution de l'altitude, atteignant 9,9' à 5° d'altitude, 18,4' à 2° d'altitude et 35,4' à l'horizon (1976 Allen, 125) ; toutes les valeurs obtenues à 10°C et pression atmosphérique 101,3 kPa. A l'horizon, la quantité de réfraction atmosphérique est légèrement supérieure au diamètre apparent du Soleil. Par conséquent, lorsque le disque solaire complet est visible juste au-dessus de l'horizon, il n'est visible qu'en raison de la réfraction, car s'il n'y avait pas d'atmosphère, aucune partie du disque solaire ne serait visible. Conformément à la convention admise, l'heure du lever et du coucher du soleil est attribuée à l'heure à laquelle le bord supérieur du Soleil apparaît ou disparaît au-dessus de l'horizon ; la valeur standard pour l'altitude vraie du Soleil est -50'...-34' pour la réfraction et -16' pour le demi-diamètre du Soleil (la hauteur d'un corps céleste est généralement donnée pour le centre de son disque ). Dans le cas de la Lune, des corrections supplémentaires sont nécessaires pour tenir compte de la parallaxe horizontale de la Lune et de son demi-diamètre apparent, qui varie avec la distance du système Terre-Lune. Les changements météorologiques quotidiens affectent l'heure exacte du lever et du coucher du soleil et de la lune (voir l'article "Réfraction à l'horizon"), et pour cette raison, cela n'a aucun sens de donner l'heure du coucher et du lever du soleil apparents avec une précision supérieure à une minute d'arc (ceci est décrit plus en détail dans Astronomical Algorithms, Jean Meeus, 1991, p. 103). Des calculs plus précis peuvent être utiles pour déterminer les variations quotidiennes des heures de lever et de coucher du soleil à l'aide de valeurs de réfraction standard, car il est entendu que les changements réels peuvent différer en raison de changements imprévisibles de réfraction. À cause de réfraction atmosphérique est de 34' à l'horizon, et seulement 29 minutes d'arc à 0,5° au-dessus de l'horizon, au coucher ou au lever du soleil, il semble être aplati d'environ 5' (ce qui correspond à environ 1/6 de son diamètre apparent). Calcul de la réfraction atmosphérique Un calcul rigoureux de la réfraction nécessite une intégration numérique en utilisant cette méthode décrite dans l'article d'Auer et Standish Réfraction astronomique: calcul pour tous les angles zénithaux, 2000. Bennett (1982) dans son article "Calculation de la réfraction astronomique pour les applications de navigation maritime" a dérivé une formule empirique simple pour déterminer l'amplitude de la réfraction en fonction de la hauteur apparente des luminaires, en utilisant l'algorithme de Garfinkel (1967) comme référence , Si ha - c'est la hauteur apparente du luminaire en degrés, puis la réfraction R en minutes d'arc sera égal à
la précision de la formule va jusqu'à 0,07' pour des hauteurs de 0° à -90° (Meeus 1991, 102). Smardson (1986) a développé une formule pour déterminer la réfraction par rapport à la vraie hauteur des étoiles ; Si h est la vraie hauteur de l'étoile en degrés, puis la réfraction R en minutes d'arc est
la formule est en accord avec la formule de Bennett à 0.1' près. Les deux formules seront vraies à une pression atmosphérique de 101,0 kPa et à une température de 10°C ; pour différentes pressions Р et température Т le résultat du calcul de la réfraction, effectué selon ces formules, doit être multiplié par
(selon Meeus, 1991, 103). La réfraction augmente d'environ 1 % pour chaque augmentation de pression de 0,9 kPa et diminue d'environ 1 % pour chaque diminution de pression de 0,9 kPa. De même, la réfraction augmente d'environ 1 % pour chaque baisse de température de 3 °C, et la réfraction diminue d'environ 1 % pour chaque augmentation de température de 3 °C.
Effets atmosphériques aléatoires causés par la réfraction La turbulence atmosphérique augmente et diminue la luminosité apparente des étoiles, les rendant plus brillantes ou plus faibles en quelques millisecondes. Les composantes lentes de ces oscillations nous sont visibles sous forme de scintillement. De plus, la turbulence provoque de petits mouvements aléatoires dans l'image visible de l'étoile, et produit également des changements rapides dans sa structure. Ces effets ne sont pas visibles à l'œil nu, mais sont faciles à voir même avec un petit télescope.
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