La réfraction

La réfraction est une source d’erreur dans l'évaluation de la position angulaire réelle des objets célestes observés.  Ce phénomène fait paraitre l’objet observé plus haut dans le ciel qu’il ne l’est en réalité. Le schéma ci-contre montre comment un observateur situé à la surface de la Terre verra une étoile en « E’ » au lieu de la voir en « E ». Les astronomes  qui effectuent des mesures relatives aux positions des astres doivent donc effectuer une correction de cette différence de hauteur nommée réfraction atmosphérique. Les différentes strates de l’atmosphère ne produisent pas une réfractions uniforme entre les couches supérieures et les couches inférieures. On observe ainsi des variations sensibles, telles que les rayons lumineux issus d’un astre nous parviennent après un ou plusieurs changements de direction.

La figure ci-contre à droite, tout comme le premier schéma (1), montrent que pour un observateur placé au point «O» l’astre positionné en «E» parait se trouver en « E’». La différence entre les deux figure réside dans le fait que la hauteur «h» apparente résulte d’une trajectoire incurvée de la lumière, dont la concavité est orienté vers la Terre.

Les facteurs intervenant sur la valeur de la réfraction dépendent essentiellement de la température de l’air et de la pression barométrique. Les scientifiques conviennent de nommer réfraction moyenne (Rm), la réfraction calculée lorsque la température est de 10° C et la pression atmosphérique de 760 mm de mercure (mm Hg) soit 1.013,25 millibars (mb). De manière générale lorsqu’un astronome prend en compte la réfraction, il corrige ses relevés de la valeur moyenne de celle-ci. La réfraction peut être importante pour un objet situé à proximité de l'horizon terrestre, par exemple elle atteint 36'28'' à H0=0 et 56'28'' à H0=-1 (tableau ci-dessous)

On constate également que la réfraction s'amenuise à mesure que la position de l’objet observé s'élève dans le ciel (valeur Ho du tableau ) pour finalement se révéler inexistante à l'approche de la direction zénithale (Ho=90°). Il en résulte l’introduction d’une correction dans le calcul théorique des coordonnées horizontales locales (azimut et hauteur) de l'objet observé. La valeur du coefficient de réfraction s’établit à partir de la formule:
            R(h) = h-hvraie

La réfraction diminue donc en raison inverse de l'accroissement d’altitude du point d’observation (voir le graphique ci-contre).

Lorsque l’observateur ignore la pression atmosphérique et la température du lieu d’observation, il peut effectuer des corrections à partir de la valeur Rm, qu’il corrige en lui appliquant le coefficient de la colonne de gauche en fonction de l’altitude à laquelle il se trouve.