§ 1.8. Рефракция

Видимое положение светила над горизонтом, строго говоря, отличается от вычисленного по формулам. Дело в том, что лучи света от небесного тела, прежде чем попасть в глаз наблюдателя, проходят сквозь атмосферу Земли и преломляются в ней, а так как плотность атмосферы увеличивается к поверхности Земли, то луч света (рис. 1.12) все более и более отклоняется в одну и ту же сторону по кривой линии, так что направление ОМ₁ , по которому наблюдатель О видит светило, оказывается отклоненным в сторону зенита и не совпадающим с направлением ОМ₂ (параллельным ВМ), по которому он видел бы светило при отсутствии атмосферы.

Рис. 1.12. Астрономическая рефракция.

Явление преломления световых лучей при прохождении ими земной атмосферы называется астрономической рефракцией.

Угол M₁OM₂ называется углом рефракции или рефракцией  . Угол ZOM₁ называется видимым зенитным расстоянием светила z', а угол ZOM₂ — истинным зенитным расстоянием z.

Непосредственно из рис. 1.12 следует

z  z' =  или z = z' +  ,

т.е. истинное зенитное расстояние светила больше видимого на величину рефракции  . Рефракция как бы приподнимает светило над горизонтом.

По законам преломления света луч падающий и луч преломленный лежат в одной плоскости. Следовательно, траектория луча МВО и направления ОМ₂ и OM₁ лежат в одной вертикальной плоскости. Поэтому рефракция не изменяет азимута светила, и, кроме того, равна нулю, если светило находится в зените.

Если светило находится в кульминации, то рефракция изменяет только его склонение и на ту же величину, что и зенитное расстояние, так как в этом случае плоскости его часового и вертикального кругов совпадают. В остальных случаях, когда эти плоскости пересекаются под некоторым углом, рефракция изменяет и склонение, и прямое восхождение светила.

Точная теория рефракции очень сложна и рассматривается в специальных курсах. Рефракция зависит не только от высоты светила над горизонтом, но и от состояния атмосферы, главным образом от ее плотности, которая сама является функцией, в основном температуры и давления. При давлении В мм. рт. ст. и температуре t° С приближенное значение рефракции

По формуле (1.17) рефракция вычисляется в тех случаях, когда видимое зенитное расстояние z' < 70°. При z' > 70° формула дает ошибку больше 1", увеличивающуюся при дальнейшем приближении к горизонту до бесконечности, тогда как действительная величина рефракции в горизонте составляет около 35'. Поэтому для зенитных расстояний z' > 70° рефракция определяется путем сочетания теории со специальными наблюдениями.

Вследствие рефракции наблюдается изменение формы дисков Солнца и Луны при их восходе или заходе. Рефракция нижних краев дисков этих светил у горизонта почти на 6' больше рефракции верхних краев, а так как горизонтальные диаметры рефракцией не изменяются, то видимые диски Солнца и Луны принимают овальную форму.