ПОНЯТИЕ РЕФРАКЦИИ В АСТРОНОМИИ Чиликин П.В., Андреева Н.В. БГТУ

ПОНЯТИЕ РЕФРАКЦИИ В АСТРОНОМИИ
Чиликин П.В., Андреева Н.В.
БГТУ имени В.Г. Шухова
Белгород, Россия
THE CONCEPT OF REFRACTION IN ASTRONOMY
Chilikin P.V., Andreeva N.V.
BSTU behalf V.G. Shukhov
Belgorod, Russia
Видимое положение светила над горизонтом отличается от вычисленного по формуле. 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) 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.
Явление преломления световых лучей при прохождении ими земной атмосферы называется
астрономической рефракцией.
Угол M1OM2 называется углом рефракции или рефракцией p. Угол ZOM1 называется
видимым зенитным расстоянием светила z′, а угол ZOM2 — истинным зенитным
расстоянием z.
Из рисунка следует:
−
=
или
=
+
(1)
Т.е. истинное зенитное расстояние светила больше видимого на величину рефракции p.
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:
= 60", 25
∙
′
(2)
Следовательно, при температуре 0°С и при давлении 760 мм рефракция:
= 60", 25
′
(3)
По формулам (2) и (3) рефракция вычисляется в тех случаях, когда видимое зенитное
расстояние z′ <70°. При z′> 70° формулы (2) и (3) дают 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.
Пример решения задач
Условие: На широте 55o45'20" в момент верхней кульминации измерено зенитное
расстояние звезды 50o00'00". Пользуясь таблицей рефракции, определить склонение звезды.
Решение: Воспользовавшись таблицей рефракции найдем, что рефракция на зенитном
расстоянии 50o00'00" равна 1'08.5". Из уравнения (1) найдем теоретическое значение
зенитного расстояния звезды z = 50o00'00"+ 1'08.5"= 50o01'09". А затем по формуле
=
− вычислим значение склонения звезды
= 55o45'20"- 50o01'09" =5o44'11".
Литература:
1.
Кононович Э.В., Мороз В.И. Общий курс астрономии: Учебное пособие / под ред.
В.В. Иванова. – М.: Едиториал УРСС, 2001;
2.
Астрономический ежегодник на 2014 год. – СПб.: Наука, 2013;
3.
Л.И. Машонкина, В.Ф. Сулейманов. Задачи и Упражнения по Общей Астрономии:
Методическое пособие к практикуму по Общей астрономии, Казань, 2002;
4.
Труды ИПА РАН. Вып. 10. В.А. Брумберг, Н.И. Глебова, М.В. Лукашева, А.А.
Малков, Е.В. Питьева, Л.И. Румянцева, М.Л. Свешников, М.А. Фурсенко. Расширенное
объяснение к «Астрономическому ежегоднику». – СПб.: ИПА РАН, 2004.