Презентация - "Презентация к уроку астрономии "Астрономическая рефракция""

Астрономическая рефракция

Астрономическая рефракция  — преломление в атмосфере световых лучей от небесных светил и изменение в связи с этим их видимого положения

Сплюснутая форма дисков Солнца и Луны у горизонта, мерцание звёзд, дрожание далёких земных предметов в жаркий день - были замечены уже в древности. В случае астрономической рефракции, когда луч, идущий от светила, проходит через всю толщу атмосферы, в которой плотность воздуха, а вместе с ней и показатель преломления в общем увеличивается на пути луча, его траектория всегда обращена выпуклостью к зениту. Рефракция равна нулю в зените и возрастает с увеличением зенитного расстояния. Поскольку плотность планетных атмосфер убывает с высотой, преломление света происходит таким образом, что своей выпуклостью искривлённый луч всегда обращён в сторону зенита. В связи с этим атмосферная рефракция всегда «приподнимает» изображения небесных светил над их истинным положением. Из-за этого, в частности, увеличивается долгота дня на Земле — восход солнца наступает несколько раньше, а закат позже. Другое видимое следствие атмосферной рефракции (точнее, разницы её значений на разных высотах) — сплющивание видимого диска Солнца или Луны на горизонте. Рефракция на горизонте несколько превышает видимый угловой диаметр Солнца. Поэтому в тот момент, когда солнечный диск касается горизонта нижним краем, мы видим его только благодаря рефракции — в её отсутствии никакая часть солнечного диска не была бы видна над горизонтом. То же относится и к Луне, видимое положение которой дополнительно искажается параллаксом.

Величина рефракции
Величина рефракции зависит от высоты наблюдаемого объекта над горизонтом и меняется от 0 в зените до приблизительно 35 минут дуги на горизонте.
Z – зенитное расстояние
R - рефракция

Кроме того, для наблюдений рефракции есть зависимость от атмосферного давления, температуры, влажности и от других атмосферных явлений. Увеличение значения рефракции на 1 % может быть вызвано повышением давления на 0,01 атм или понижением температуры на 3 °C. Есть и зависимость величины рефракции от длины волны света (атмосферная дисперсия): коротковолновый (синий) свет преломляется сильнее длинноволнового (красного), и на горизонте эта разница достигает около 0,5 минуты дуги.

Мираж - явление анормальной рефракции: помимо самого предмета в его истинном положении наблюдатель видит его мнимое изображение.
Отдаленные предметы при этом кажутся видоизмененными - увеличенными или уменьшенными, перевернутыми или искаженными - в зависимости от отклонения, получаемого лучом света.
Мираж часто наблюдается в степях жарких стран, пустынях, на океанах и морях, особенно в высоких широтах.

При плавании в этих широтах нередко можно видеть несколько изображений одного и того же судна, причем некоторые из них обращены мачтами вниз. Иногда же очертания берегов и других предметов так сильно искажаются, что даже при хорошем знании местности бывает трудно ее опознать.
В Антарктике, у самой линии горизонта океана, можно видеть айсберги, сильно вытянутые в высоту, причем иногда такие ледяные горы кажутся повисшими в воздухе в перевернутом виде.
Миражи возникают при ясной погоде и высоком атмосферное давлении, когда в нижних слоях воздуха плотность изменяется с высотой ну плавно, а скачкообразно.

Рефракция является одним из главных источников как систематических, так и случайных ошибок наблюдений.

В 1906г. Ньюкомб писал, что нет такой отрасли практической астрономии, о которой бы так много писали, как о рефракции, и которая была бы в таком неудовлетворительном состоянии. До середины 20 века астрономы редуцировали свои наблюдения по таблицам рефракции, составленным в 19 веке. Основным недостатком всех старых теорий было неточное представление о строении земной атмосферы.