G�n�ral

Home > Rapport Condon > Sommaire > Le contexte scientifique > Mirage optique > Caract�ristiques visuelles des ph�nom�nes de r�fraction de lumi�re dans l'atmosph�re sans nuages

La r�fraction lumineuse telle qu'elle intervient dans l'atmosph�re terrestre peut �tre divis�e entre r�fraction al�atoire et r�fraction syst�matique ou r�guli�re Meyer-Arendt, 1965. La r�fraction al�atoire est due aux fluctuations de temp�rature rapides (secondes) et de petite �chelle (m�tres ou moins) li�es aux turbulences atmosph�riques, et � l'origine de ph�nom�nes comme la scintillation des �toiles et des plan�tes, et le miroitement d'objets �loign�s. La r�fraction syst�matique ou r�guli�re est la d�viation syst�matique d'un front d'onde en propagation par des gradients de temp�rature �tendus dans l'espace (de l'ordre de plusieurs km ou plus) et persistants dans le temps (de l'ordre de 1 h ou plus). La r�fraction syst�matique d�bouche sur le d�placement apparent d'une source lumineuse de sa v�ritable position. La source lumineuse peut �tre en-dehors de l'atmosph�re (r�fraction astronomique) ou au sein de l'atmosph�re (r�fraction terrestre). La r�fraction al�atoire et syst�matique agissentt g�n�ralement simultan�ment de sorte que les effets associ�s se superposent.

Figure 5 - R�fraction astronomique vs. angle de z�nith correspondant � l'atmosph�re standard Planche 64

Les valeurs de r�fraction astronomique et terrestre calcul�es pour une structure de temp�rature atmosph�rique moyenne sont bien document�es. La diff�rence angulaire etnre la distance apparente au zenith d'un corps c�leste et sa v�ritable distance au zenith (observ� depuis une position proche du niveau de la mer) est de z�ro au zenith mais augmente graduellement de magnitude en s'�loignant du zenith jusqu'� un maximum d'environ 35 mm d'arc sur l'horizon. 35 mn d'arc est pratiquement �gal � l'angle sous-tendu par le disque du soleil ou de la lune (30 mn.), de sorte que lorsque ces corps c�lestes apparaissent juste au-dessus de l'horizon ils se trouvent g�om�triquement juste en-dessous. La figure 5 montre les valeurs moyennes de r�fraction astronomique en fonction de l'angle par rapport au zenith. La tr�s grande augmentation de r�fraction vers l'horizon cause souvent des distortions observ�es du disque du soleil ou de la lune. Normalement, la r�fraction differentielle entre le point of the lower limb (touchant l'horizon) et le point of the upper limb (30 mn au-dessus de l'horizon) totalisent pr�s de 6 mn, de sorte que lorsqu'il est � l'horizon, le soleil ou la lune apparaissent � un observateur � terre comme une ellipse plut�t que comme un circle. Des observations r�centes indiquent que le soleil ou la lune couchants vus depuis l'ext�rieur de l'atmosph�re terrestre apparaissent aussi applatis en raison de la r�fraction Cameron, et al., 1963. Dans des conditions temp�rature atmosph�riques anormales, la r�fraction diff�rentielle peut �tre si grande que le soleil ou la lune levant ou couchant apparaissent sous une forme grossi�rement d�form�e O'Connell 1958.

Les angles de r�fraction terrestre ont �t� calcul�s en fonction de l'angle au zenith et de l'altitude de la source lumineuse Link and Sekera 1940 Saunders, 1963. En fonction de la hauteur, les angles de r�fraction calcul�s par rapport au niveau de la mer varient de <5 sec. d'arc � un angle au zenith de 5� jusqu'� <12 min. d'arc � un angle au zenith de 86�. Au-del� de 42 km la r�fraction est negligeable.

L'importance de la r�fraction astronomique et terrestre apparemment r�duite sur les observations visuelles peut �tre �valu�e comme suit. R�solution de th�orie et practique ont �tabli que l'?il humain (qui est un syst�me de lentilles) ne peut r�soudre, s�parer clairement ou identifier de mani�re reconnaissalbe 2 points sous-tendant un angle avec l'?il de moins de 1/16� = 3n75 mn Tolansky 1964 Minnaert, 1954. Dans des conditions de temp�rature atmosphe�ique standards, des d�viations angulaires dues � la r�fraction astronomique et terrestre sont sup�rieures sup�rieures � 3,75 mn interviennent lorsque des sources de lumi�re distantes sont inf�rieure � � peu pr�s 14� au-dessus de l'horizon (un angle au zenith sup�rieur � 76� environ. Par cons�quent, les effets d'une r�fraction atmosph�rique syst�matique sur les observations visuelles d'une source lumineuse distante (source ponctuelle) � moins de 76� environ du zenith peuvent �tre consider�s n�gligeables parce que l'?il humain moyen ne peut clairement s�parer la source de l'image r�fract�e. Cependant, lorsque la source lumineuse ponctuelle est situ�e � environ 14� ou moins de l'horizon, la localisation et l'apparence de la source vues par un observateur distant sont celles de son image r�fract�e. Pr�s de l'horizon, la r�fraction devient suffisamment grande pour affecter les observations visuelles de sources �tendues. Ainsi, il est �vident que l'�valuation d'observations de sources lumineuses proches de l'horizon n�cessite une connaissance des caract�ristiques d'images r�fract�es.

Home > Rapport Condon > Sommaire > Le contexte scientifique > Mirage optique > Caract�ristiques visuelles des ph�nom�nes de r�fraction de lumi�re dans l'atmosph�re sans nuages