Correction de la dispersion atmosphérique dans l’imagerie par les grands télescopes et les interféromètres astronomiques

Koechlin, Laurent; Dettwiller, Luc

doi:10.5802/crphys.112

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“…. » [10]), les développements contemporains de l'optique adaptative et de l'interférométrie optique, en présence de turbulence atmosphérique, sont analysés. La curiosité du lecteur se nourrira des articles 11 (« Novaya Zemlya effect and Fata Morgana » [11]) et 12 (« Images du Soleil et de la Lune.…”

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Astronomy, Atmospheres and Refraction: Foreword

Dettwiller¹,

Léna²,

Gratias³

2023

Comptes Rendus. Physique

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This volume devoted to astronomical and atmospheric refraction is singular in several ways.First, by the apparent simplicity of the phenomenon discussed here, the refraction of light, taught in high schools with the famous Snell-Descartes formula found at the beginning of the xvii th century, and whose study, going back to the x th century with Ibn Sahl, did not cease to fascinate the astronomers in front of the difficulty of observing the stars after the travel of their light in the Earth's atmosphere.Then, by the concern of many of the present authors to follow the historical evolution of the problem in referring explicitly to some of the most important original articles that have marked this research until the advent of satellites.Finally, by the number and the content of articles written in French in order to allow easy access to teachers, in particular of the first cycle of higher education, and to invite them to show to their students the genesis of a scientific approach of almost four centuries, carried out between mathematics, astronomy and physics.This volume is an educational issue of history of science, an exemplary illustration of the story of great scientific adventures, which we hope will be the first of its kind but not the unique one. Perceiving the progress of science in its historical dimension is an essential approach to practice

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“…. " [10]), contemporary developments in adaptive optics and optical interferometry in the presence of atmospheric turbulence are analyzed. The reader's curiosity will be nourished by articles 11 ("Novaya Zemlya effect and Fata Morgana" [11]) and 12 ("Images du Soleil et de la Lune.…”

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Astronomy, Atmospheres and Refraction: Foreword

Dettwiller¹,

Léna²,

Gratias³

2023

Comptes Rendus. Physique

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Study of the lateral shift due to atmospheric refraction: alternative analytical methods, and new results

Dettwiller

2024

J. Opt. Soc. Am. A

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Atmospheric refraction modifies the apparent position of objects in the sky, and also produces a progressive lateral shift of the light rays received from these objects; in the case of a spherically symmetric atmosphere, for the first time, this shift has been numerically studied in 2022, and different analytical estimators have been compared (by Labriji et al.) for the total shift. This topic is important for the reconstruction of meteor trajectories, for the analysis of wavefront sensing in adaptative optics, etc. Always in the case of a spherically symmetric atmosphere, we show two other analytical methods to study this lateral shift, and to be able to estimate it analytically in the difficult case when the celestial object is seen near the astronomical horizon. One of these methods allows us to deduce an estimator, not only of the total shift, but also of the shift of any point of the ray. We compare properties of the total lateral shift and of the refraction angle, and also the chromatism of the total lateral shift to the chromatism of the air refractivity, for rays coming from an object seen either high enough above the astronomical horizon, or on it. In this latter case, our first method shows departures from proportionality between the chromatisms of the air refractivity, of the astronomical refraction angle, and, even more, of the total lateral shift.

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Propriétés remarquables de la réfraction astronomique dans une atmosphère à symétrie sphérique

Dettwiller¹

2023

Comptes Rendus. Physique

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On expose les propriétés théoriques générales et diverses formules approximatives pour l'angle χ S de réfraction astronomique en S, commençant par son expression fondamentale avec l'intégrale de réfraction et débouchant aussitôt sur la formule de Simpson. En supposant dorénavant l'atmosphère à symétrie sphérique, beaucoup de résultats supplémentaires émergent : en premier, le « théorème » d'Oriani, et l'équation de Bouguer. De celle-ci, on tire une forme particulière usuelle de l'intégrale de réfraction. On montre comment une approximation fondamentale permet d'en déduire la formule de Laplace, puis les développements en série qui la généralisent mais sont divergents -à cause de l'approximation fondamentale, pour une atmosphère isotherme. Il subsiste de vrais théorèmes, exempts de toute approximation : celui de Biot (qui se démontre facilement avec son changement de variable fort utile par ailleurs pour des calculs numériques), et celui de Biot-Sang-Meyer-Fraser-White. On voit ensuite le lien approximatif avec l'extinction (trouvé par Laplace), et l'étude approchée de la réfraction horizontale χ Sh (i.e. la valeur de χ S pour des points vus sur l'horizon astronomique). Puis on calcule les effets chromatiques sur χ S , χ Sh -ainsi que (dans un document associé à cet article) sur diverses caractéristiques de chenaux optiques considérés dans l'air -et on introduit (dans l'Annexe B) le « coefficient de distorsion angulaire verticale locale », dont on donne une expression originale sur l'horizon.

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Correction de la dispersion atmosphérique dans l’imagerie par les grands télescopes et les interféromètres astronomiques

Abstract: Correction de la dispersion atmosphérique dans l'imagerie par les grands télescopes et les interféromètres astronomiques

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Astronomy, Atmospheres and Refraction: Foreword

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Study of the lateral shift due to atmospheric refraction: alternative analytical methods, and new results

Propriétés remarquables de la réfraction astronomique dans une atmosphère à symétrie sphérique

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