РЕФРАКЦИЯ

РЕФРАКЦИЯ света в атмосфере [позднелат.
refractio - преломление, от лат. refractus - преломлённый (rеfringo - ломаю,
преломляю)], атмосферно-оптич. явление, вызываемое преломлением световых
лучей в атмосфере и проявляющееся в кажущемся смещении удалённых объектов,
а иногда и в кажущемся изменении их формы. Нек-рые частные проявления Р.,
как, напр., сплюснутая форма дисков Солнца и Луны у горизонта, мерцание
звёзд, дрожание далёких земных предметов в жаркий день, были замечены уже
в древности. К. Птолемею (2 в. н. э.) был известен также и осн.
эффект Р., состоящий в том, что небесные светила видны несколько выше их
действительного положений. Первую таблицу Р. составил Тихо Браге в
16 в.; попытки построить теорию Р. предпринимались И. Кеплером (1604),
но лишь И. Ньютон в 1694 разработал строгую теорию Р.

Вследствие того, что атмосфера является
средой оптически неоднородной, лучи света распространяются в ней не прямолинейно,
а по нек-рой кривой линии. Наблюдатель видит, т. о., объекты не в направлении
их действит. положения, а вдоль касательной к траектории луча в точке наблюдения.
Различают астрономическую Р.- явление преломления лучей, идущих от небесного
светила к наблюдателю, и геодезическую (земную) Р.- явление преломления
лучей, идущих от предметов, находящихся в атмосфере (см. Рефракция геодезическая).

В случае астрономической рефракции, когда
луч, идущий от светила, проходит через всю толщу атмосферы, в к-рой плотность
воздуха, а вместе с ней и показатель преломления в общем увеличивается
на пути луча, его траектория всегда обращена выпуклостью к зениту (см.
рис.); касательная AS' к ней проходит выше направления AS к
действит. месту светила. Разность между истинным z и изменённым рефракцией
z' зенитными расстояниями наз. углом рефракции r, или просто рефракцией.
Р. равна нулю в зените и возрастает с увеличением зенитного расстояния.
Простейшая теория, в к-рой не учитывается кривизна

слоев атмосферы равной плотности, приводит
к формуле:

где коэфф. 60,2" наз. постоянной Р.; В
- атм. давление (в мм ртутного столба), t - темп-pa воздуха
(°С). формулой можно пользоваться для светил c z<70°. При точных расчётах
принимают во внимание влияние на величину Р. не только темп-ры, давления,
но и влажности воздуха, а также др. метеорологич. элементов нижнего слоя
воздуха, для чего служат спец. таблицы.

Точные теории Р., принимающие в расчёт
сферичность Земли и атм. слоев, приводят к значениям Р. у горизонта, превышающим
35' (см. табл.).

Астрономическая рефракция при температуре
воздуха +10°С и атмосферном давлении 760 мм рт. ст.

У самого горизонта Р. r растёт с
увеличением z столь быстро, что нижний край дисков Солнца и Луны бывает
приподнят на неск. минут дуги больше, чем верхний, и диск приобретает сплюснутую
форму. Вследствие Р. всякое светило, в т. ч. Солнце, появляется над горизонтом
ещё до истинного восхода и остаётся видимым нек-рое время после истинного
захода. Быстрые турбулентные перемещения масс воздуха различной плотности
порождают непрерывные колебания величины Р., вследствие чего изображения
звёзд в телескопах дрожат или превращаются в размытое бурлящее световое
пятно; для невооружённого глаза это воспринимается как мерцание звёзд.
Это сильно затрудняет наблюдения небесных светил и заставляет выбирать
для астро-номич. обсерваторий пункты с подходящими атм. условиями.

Вследствие различия Р. для лучей с разной
длиной волны, особенно большого вблизи горизонта, у диска восходящего или
заходящего Солнца может наблюдаться цветная кайма (сверху сине-зелёная,
снизу красная), а также явление зелёного луча; звёзды же растягиваются
в вертикальный спектр до 40" длиной. Для относительно близких небесных
тел (Луны, искусств, спутников Земли) величина угла Р. отличается от вычисленного
для звёзд, находящихся на том же зенитном расстоянии; этот эффект наз.
рефракционным параллаксом.

Явление Р. осложняется наклоном слоев воздуха
одинаковой плотности к горизонту, что вызывает боковую Р., при к-рой объект
смещается не только по высоте, но и по азимуту, хотя и незначительно. Знание
Р. имеет важное значение в астрометрии, т. к. положения небесных светил,
определяемые из астрономических наблюдений, всегда бывают искажены преломлением
в атмосфере, что требует введения соответствующих поправок.

Из др. астрономич. явлений, связанных с
Р., представляет интерес освещение диска Луны красноватым светом во время
полных лунных затмений. Такое освещение создаётся солнечными лучами, проходящими
нижние слои воздуха насквозь и вследствие этого испытывающими двойную Р.,
что даёт угол отклонения до 70' и обеспечивает освещение всего сечения
конуса земной тени на расстоянии Луны. Р. в атмосферах др. планет наблюдаются
при покрытиях звёзд диском планеты; звезда при этом кажется несколько смещённой.
Эффектная форма Р. наблюдается в атмосфере планеты Венеры при прохождениях
её перед солнечным диском, когда преломлённые солнечные лучи образуют огненный
ободок вокруг части диска планеты, находящейся вне Солнца. Это явление
впервые описано М. В. Ломоносовым в 1761.

Р. испытывают также и радиоволны при прохождении
через слои атмосферы с различными диэлсктрич. проницаемостями или с различной
степенью ионизации. Р. радиоволн в ионосфере является причиной распространения
коротких волн на большие расстояния (см. Радиоастрономия ).

Лит.: Казаков С. А., Курс сферической
астрономии, 2 изд., М.- Л.. 1940; Б л а ж к о С. Н., Курс сферической астрономии,
М. - Л., 1948; Загребин Д. В., Введение в астрометрию, М.- Л., 1966.

А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я