Lorsqu'un rayon lumineux passe d'un milieu transparent dans un autre, il subit, en traversant la surface de séparation des deux milieux, une déviation brusque qu'on appelle réfraction. Exemple : plongez votre doigt dans un verre d'eau, il vous apparaît plié car l'image de votre doigt est déformée en passant de l'eau à l'air (maintenant, allez vous essuyer les mains).
Chaque milieu translucide est caractérisé par son indice de réfraction ; plus l'indice est élevé, plus les rayons sont déviés :
Les différentes couches de l'atmosphère terrestre se comportent comme autant de milieux d'indices de réfraction différents, croissant avec la densité de l'air. En altitude où la pression est faible, l'indice est plus faible qu'au niveau de la mer. De même, l'air froid (donc dense) réfracte plus qu'un air chaud.
Quand un rayon lumineux traverse l'atmosphère, il ne se propage plus en ligne droite. En effet, il passe à chaque instant d'une couche douée d'un certain pouvoir réfringent à une autre couche douée d'un autre pouvoir réfringent. Il subit alors une série de réfractions, de sorte que sa trajectoire cesse d'être rectiligne et devient curviligne.
Ainsi, quand on observe un astre depuis la surface de la Terre, le rayon lumineux qui vient de cet astre traverse l'atmosphère dont les couches inférieures sont beaucoup plus denses que les couches supérieures, avant d'atteindre l'oeil de l'observateur. La réfraction astronomique a tendance à rapprocher les objets du zénith, et on devrait théoriquement apporter une légère correction aux positions d'objets données par les éphémérides.
|
hauteur apparente (hauteur à laquelle on voit l'objet au-dessus de l'horizon) |
|
|
|
|
90° (zénith) |
0° |
90° |
0 % |
|
80° |
11" |
79°59°49" |
0,0038 % |
|
60° |
35" |
59°59'25" |
0,016 % |
|
40° |
1'12" |
39°58'48" |
0,05 % |
|
20° |
2'44" |
19°57'16'' |
0,23 % |
|
5° |
10'14" |
4°49'46" |
3,4 % |
|
2° |
19'07" |
1°40'53" |
16 % |
|
1° |
25'37" |
0°34'23" |
43 % |
|
30' (diamètre solaire ou lunaire) |
30'21" |
- 0°00'21" |
101% |
|
0° (horizon) |
36'36" |
- 0°36'36" |
ns |
Les chiffres du tableau précédent montrent que l'écart reste très faible, sauf lorsqu'on observe très près de l'horizon, comme c'est le cas pour le Canigou par exemple. Ainsi, un objet situé à 30' d'arc sous l'horizon réel peut encore être visible. Incroyable, non ?
Ces valeurs sont à corriger en fonction des conditions météorologiques (température, pression, tension partielle de vapeur d'eau). Dans certains cas, la réfraction peut être plus élevée, et on voit alors encore plus bas sous l'horizon réel.
