Астрономическая рефракция

Это явление преломления лучей, идущих от светила к наблюдателю.

Допустим, что наблюдатель находится на земной поверхности в точке А. Линия АГ изображает истинный горизонт наблюдателя. Если бы Земля не была окружена атмосферой разной плотности, то луч, идущий от светила S, пришел бы в глаз наблюдателя по прямой линии SA. Однако вследствие неоднородности атмосферы, плотность которой наибольшая у поверхности Земли и уменьшается с увеличением высоты, луч света, попадающий из безвоздушного пространства в атмосферу, преломляется, и тем больше, чем плотнее среда, через которую он проходит.

Если атмосферу разбить на бесконечно большое число сферических однородных слоев, то луч света, идущий от светила S, при переходе из одного слоя в другой будет преломляться в точках a, b, c и d (рисунок 13) и придет к глазу наблюдателя по кривой abcdA. Поэтому наблюдатель будет усматривать светило по направлению AS', т. е. по прямой, касательной к кривой abcdA в точке А.

Рисунок 13 — Явление астрономической рефракции

Угол S'AS между истинным направлением на светило AS и видимым A'S называется астрономической рефракцией ρ. Вершиной этого угла является глаз наблюдателя, а стороны направлены к истинному и видимому положениям светила на небесной сфере. Наибольшая рефракция бывает тогда, когда светила находятся на горизонте (в среднем она равна 35'). С увеличением высоты светила рефракция уменьшается. В зените она равна 0°, так как в этом случае луч падает на преломляющую среду нормально и вовсе не испытывает преломления.

При измерении углов между береговыми предметами рефракция не оказывает никакого влияния на измеряемый угол, особенно когда эти предметы находятся приблизительно на равных высотах.

Явление преломления лучей, идущих от земных предметов к глазу наблюдателя, называется земной рефракцией.

Ввиду явления земной рефракции маяки открываются при приближении к ним ранее ожидаемого времени. Этим объясняется явление миражей.

Величина рефракции на данной высоте изменяется с изменением состояния атмосферы. С понижением температуры и увеличение барометрического давления атмосфера становится более плотной, а потому преломляющая способность атмосферы увеличивается. При повышении температуры и понижении барометрического давления атмосфера становится менее плотной и ее преломляющая способность, т. е. рефракция, наоборот уменьшается. Указанная зависимость изменения рефракции от изменения температуры и барометрического давления атмосферы отражена в мореходных таблицах (Nautical tables), а так же сведена в Приложение Г.

Законы изменения рефракции в нижних слоях атмосферы недостаточно изучены, поэтому для высоты светил менее 10° берется общая поправка измеренных высот уже учитывающая поправку на рефракцию (Приложение Б, таблица Б1).