Refractia astronomica

Astronomie

ALTE DOCUMENTE

SISTEME DE SATELITI

URANUS

Energia solara

Soarele

Astronomia meridiana

Energia Solara

Bazele astronomiei moderne - Galileo Galilei, Isaac Newton

Evenimente importante din istoria astronomiei

Meteoritul

MISCARILE PLANETELOR SI SATELITILOR

Fenomenele optice din naturã care se produc din cauza reflexiei, refracþiei ºi dispersiei luminii

Refracþia astronomicã

1. Refracþia atmosfericã

Refracþia atmosfericã constã abaterea de la propagarea rectilinie a razelor de luminã la trecerea prin straturile atmosferei cu indici de refracþie diferiþi. Variaþia indicilor de refracþie se datoreazã variaþiei densitãþii aerului, variaþie ce depinde de altitudine, de temperaturã, de presiune ºi umiditate. Efectul refracþiei atmosferice constã în curbarea curbarea razelor de luminã.

Refracþia atmosfericã ce se produce în apropiere de sol pentru raye ce provin de la o 828h73i biecte terestre se numeºte refracþie terestrã. Ea produce miraje ºi poate face obiectele depãrtate sã parã cã sclipesc sau cã se unduiesc.

Refracþia atmosfericã a razelor de luminã ce provin de la corpuri cereºti se numeºte refracþie astronomicã. Refracþia astronomicã face ca obiectele astronomice sã parã mai îndepãrtate decât sunt în realitate. Afecteazã nu numai razele de luminã, ci toate radiaþiile electromagnetice, dar în proporþii diferite.

Totdeauna astronomii îºi vor programa observaþiile în momentul în care poziþia realã a obiectului de observat se aflã în punctul cel mai înalt de pe cer. Deasemenea, marinarii nu vor viza niciodatã o stea care este la cel puþin 20 de grade deasupra orizontului. Dacã observaþiile mai apropriate asupra orizontului sunt inevitabile, este posibil ca un telescop sã fie echipat cu sisteme de control ce pot compensa schimbãrile cauzate de refracþie.

Refrac ia astronomic poate determina urm toarele fenomene optice: modificarea distan ei zenitale; apari ia i dispari ia Soarelui la orizont cu decalare de timp; turtirea aparent a Soarelui i a Lunii n dreptul orizontului; lic rirea stelelor, adic varia ia clarit ii i intensitãþii luminoase a stelelor n apropierea orizontului, ca urmare a devierii razelor luminoase la trecerea prin straturile în care se obþin turbulenþe

2. Sclipirea stelelor

Vântul în rafale din atmosferã ºi turbulenþele mãresc ºi micºoreazã imaginile stelelor, facându-le sã parã strãlucitoare ºi fãrã putere pe o scarã temporalã de câteva milisecunde. Componentele mai lente ale acestor fluctuaþii sunt vizibile ochiului ca niºte sclipiri numite ºi "scintilaþii").

De asemenea, vântul în rafale cauzeazã miºcãrile aleatorii ale imaginii stelei ºi creeazã modificãri în structura ei. Aceste efecte nu sunt vizibile cu ochiul liber, dar sunt cu uºurinþã vãzute chiar ºi cu un telescop mic.

Cu ochiul liber, putem diferenþia stelele de planete: este de ajuns sã ne amintim cã stelele sclipesc, pe când planetele nu. Motivul pentru aceasta este refracþia astronomicã. Schema de mai jos aratã o stea, ilustratã printr-un cerc foarte mic ºi singura razã care provine de la aceasta cãtre ochiul observatorului. Aceastã razã va traversa atmosfera, compusã din straturi cu temperaturi diferite. Un strat mai deosebit este reprezentat cu o formã ondulatã. Aceastã formã se datoreazã agitaþiei aerului ºi este asemãnãtoare cu cea a aerului supraîncãlzit de deasupra unui drum, vara. Acestã coloanã de aer nu are acelaºi indice de refracþie ca ºi celelalte, dar raza o traverseazã perpendicular, deci nu este deviatã. Prin urmare, observatorul vede bine steaua, cu luminozitatea sa normalã:

Peste un moment, coloana de aer se deplaseazã. Aceeaºi razã o traverseazã acum oblic. Ea este refractatã ºi se va pierde deasupra ochiului observatorului, care nu mai vede steaua. În momentul urmãtor, el o va vedea din nou ºi va reþine din toate acestea o impresie de luminozitate variabilã. El va spune cã steaua sclipeºte (nu este steaua cea care strãluceºte, ci imaginea sa ! Este o proprietate a atmosferei care este pusã în evidenþã).

Acum vom examina ce se întâmplã pentru o planetã: aceasta are o dimensiune aparentã mai mare (nu putem vedea discul cu ochiul liber, dar este suficient de mare pentru ca mai multe raze sã soseascã simultan pe el). Se considerã cele 3 raze în schema de mai jos. Douã dintre ele au întâlnit coloana de aer agitatã, perpendicular, ºi o traverseazã fãrã perturbãri. Cea de-a treia este deviatã ºi nu ajunge pânã la ochi. De aici rezultã o impresie de luminozitate care este inferioarã luminozitãþii planetei. Peste un moment, prima razã va fi deviatã la rândul sãu, în timp ce a treia va trece spre dreapta. În medie, proporþia de raze deviate va fi cu foarte puþin aproape constantã ºi ochiul va percepe o luminozitate puþin micºoratã, dar constantã. Planeta nu pare cã sclipeºte ca o stea.

Este destul de evident cã toate aceste fenomene perturbã calitatea imaginilor: unele raze sunt pierdute, altele sunt deviate. Astfel, toatã imaginea tremurã...

3. Poziþia aparentã a stelelor

4. Deformarea imaginii soarelui si a lunii la orizont

4.1. Deformarea imaginii soarelui

Indicele de refracþie al aerului depinde de temperaturã, iar aceasta variazã în funcþie de altitudine. Deci, deoarece diversele straturi ale aerului sunt traversate sub indici diferiti, este normal ca razele luminoase sã fie curbate de atmosferã. Iar o razã venitã de la orizont, suferã efectul maxim. Din aceastã cauzã, la apus, soarele apare turtit, deformat de efectul de refracþie.

În figurã este reprezentatã atmosfera care înconjoara Terra. O razã luminoasã care vine de aceastã datã de sub orizont este curbatã de refracþia cauzatã de atmosferã ºi va ajunge deci, la observator. Dar ceea ce conteazã pentru acesta, nu este partea dreaptã a razei din afara atmosferei, ci ceea ce vede. Iar acesta vede o razã care vine la el de sus. El are deci impresia cã vede obiectul deasupra orizontului, atunci când de fapt acesta se gãseºte dedesubt. Dreapta punctatã aratã de unde pare cã provine raza. Observatorul crede cã obiectul se gaseºte în acea poziþie aparentã.

Acest raþionament se aplicã tuturor obiectelor celeste, ºi în particular Soarelui. Când îl vedem dispãrând la orizont, el a apus deja de ceva timp. Atmosfera dã o imagine mai mult sau mai puþin deformatã a obiectelor, dupã înalþimea lor. În fapt, cu cât se coboarã sub orizont, cu atât straturile de aer sunt mai dense ºi cu atât mai mult se curbeazã razele luminoase. Aceastã refracþie atmosfericã dã naºtere la numeroase curiozitãti celeste.

Turbulenþele din atmosferã, variaþiile neregulate de temperaturã ºi inversãrile de temperaturã din diversele straturi ale atmosferei produc la apusul soarelui nu numai turtirea pe verticalã, ci ºi miraje complexe.

4.2. Deformarea imaginii lunii la orizont

Un comportament asemãnãtor cu al soarelui este cel al lunii (ºi nu numai) în apropiere de zenit, unde pare micºoratã, iar la orizont pare extinsã ºi turtitã. Zenitul reprezintã punctul de intersecþie al verticalei locului cu sfera cereascã situat deasupra capului observatorului.

Luna jos pe orizont este o imagine mãreaþã: este o iluzie a lunii pline. Apusul sau rãsãritul lunii prezintã distorsiuni ca ºi apusul sau rãsãritul soarelui, dar acest fapt nu este foarte bine cunoscut. Existã câteva motive întemeiate pentru aceasta, printre care ºi faptul cã orizontul trebuie sã fie limpede (clar, senin) pentru ca luna întunecatã sã poatã fi observatã pânã la 0 grade.

5. Refracþia infinitã

Refracþia infinitã este o altã trãsaturã a refracþiei. La marginea inversiei termice, întotdeauna este o înãlþime unde curbarea razei de luminã este egalã cu cea a Pãmântului. O razã orizontalã ca înãlþime trebuie sã înconjoare Pãmântul la înãlþime constantã. Dar nu trebuie s fii exact la aceastã înãlþime pentru a vedea acest fenomen. Orice observator se poate uita doar deasupra ºi sã vadã razele care pot înconjura orizontul critic ºi Pãmântul odatã, de douã ori, înainte de a scãpa iar în spaþiu.