Les valeurs de réfraction astronomique et terrestre calculées pour une structure de température atmosphérique moyenne sont bien documentées. La différence angulaire etnre la distance apparente au zenith d'un corps céleste et sa véritable distance au zenith (observé depuis une position proche du niveau de la mer) est de zéro au zenith mais augmente graduellement de magnitude en s'éloignant du zenith jusqu'à un maximum d'environ 35 mm d'arc sur l'horizon. 35 mn d'arc est pratiquement égal à l'angle sous-tendu par le disque du soleil ou de la lune (30 mn.), de sorte que lorsque ces corps célestes apparaissent juste au-dessus de l'horizon ils se trouvent géométriquement juste en-dessous. La figure 5 montre les valeurs moyennes de réfraction astronomique en fonction de l'angle par rapport au zenith. La très grande augmentation de réfraction vers l'horizon cause souvent des distortions observées du disque du soleil ou de la lune. Normalement, la réfraction 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 près de 6 mn, de sorte que lorsqu'il est à l'horizon, le soleil ou la lune apparaissent à un observateur à terre comme une ellipse plutôt que comme un circle. Des observations récentes indiquent que le soleil ou la lune couchants vus depuis l'extérieur de l'atmosphère terrestre apparaissent aussi applatis en raison de la réfraction s2Cameron, et al., 1963. Dans des conditions température atmosphériques anormales, la réfraction différentielle peut être si grande que le soleil ou la lune levant ou couchant apparaissent sous une forme grossièrement déformée s3O'Connell 1958.
Les angles de réfraction terrestre ont été calculés en fonction de l'angle au zenith et de l'altitude de la source lumineuse s4Link and Sekera 1940 s5Saunders, 1963. En fonction de la hauteur, les angles de réfraction calculés par rapport au niveau de la mer varient de <5 sec. d'arc à un angle au zenith de 5° jusqu'à <12 min. d'arc à un angle au zenith de 86°. Au-delà de 42 km la réfraction est negligeable.
L'importance de la réfraction astronomique et terrestre apparemment réduite sur les observations visuelles peut être évaluée comme suit. Résolution de théorie et practique ont établi que l'?il humain (qui est un système de lentilles) ne peut résoudre, séparer clairement ou identifier de manière reconnaissalbe 2 points sous-tendant un angle avec l'?il de moins de 1/16° = 3n75 mn s6Tolansky 1964 s7Minnaert, 1954. Dans des conditions de température atmospheéique standards, des déviations angulaires dues à la réfraction astronomique et terrestre sont supérieures supérieures à 3,75 mn interviennent lorsque des sources de lumière distantes sont inférieure à à peu près 14° au-dessus de l'horizon (un angle au zenith supérieur à 76° environ. Par conséquent, les effets d'une réfraction atmosphérique systématique sur les observations visuelles d'une source lumineuse distante (source ponctuelle) à moins de 76° environ du zenith peuvent être considerés négligeables parce que l'?il humain moyen ne peut clairement séparer la source de l'image réfractée. Cependant, lorsque la source lumineuse ponctuelle est située à 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 réfractée. Près de l'horizon, la réfraction devient suffisamment grande pour affecter les observations visuelles de sources étendues. Ainsi, il est évident que l'évaluation d'observations de sources lumineuses proches de l'horizon nécessite une connaissance des caractéristiques d'images réfractées.
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