Astronomesch Refraktioun

Vu Wikipedia
Op d'Navigatioun wiesselen Op d'Siche wiesselen
Astronomesch Refraktioun: De Liichtstral (giel) schéngt gehuewen, géigeniwwer dem Vakuum gëtt der Zenitwénkel ëm r verklengert (z = z' − r). Bei Satellitte mécht d'Refraktioun wéinst dem kierzere Stral manner aus.
Terrestresch Refraktioun: Sonnenënnergank iwwer der Ägäis, ongeféier 10-fach vergréissert. Ouni Refraktioun géif d'Sonn schonn ëm 120 % vun hirem Duerchmiesser méi déif stoen. De lénke Sonnerand weist eng kleng Refraktiounsanomalie.

Astronomesch Refraktioun ass d'Richtungsännerung vun engem vu baussen op d'Äerd falende Liichtstral duerch Briechung an der Atmosphär. Ursaach ass den Ustig vum Briechungsindex vun n=1 am Vakuum vum Weltall op ongeféier n=1,00029 um Äerdbuedem. D'astronomesch Refraktioun ass e Spezialfall vun der terrestrescher Refraktioun.

D'Krëmmung vun de Liichtstralen erfollegt no ënnen – am selwechte Sënn wéi d'Äerdkrëmmung, awer wiesentlech manner. Déi stäerkste Krëmmung ass a Buedemhéicht a mécht bei ganz flaache Visuren maximal 10–15 % vun der Äerdkrëmmung aus.

Op Miereshéicht an ausgedréckt am Wénkelmooss ass di'astronomesch Refraktioun jee no Temperatur

  • ongeféier 0,6 Grad (34 bis 39′) fir horizontal afalend Liichtstralen – also beim Op- oder Ënnergank vun engem Himmelskierper,
  • zirka 29′ bei engem halwe Grad iwwer dem Horizont,
  • zirka 5′ bei engem Héichtewénkel vun 10°,
  • zirka 1′ (55 bis 65″) an engem Héichtenwénkel vun 45°
  • an Null bei senkrechtem Afallswénkel – also am Zenit.
  • Si follegt enger komplizéierter Formel mat villen atmosphäresche Parameter a Wénkelfunktiounen vun der Zenitdistanz (z = 90° minus Héichtewénkel). Fir Zenitdistanzen z < 70° kann een fir d'Refraktioun r op Mieresniveau bei duerchschnëttlechem Loftdrock ongeféier schreiwen:

Stäre gesinn aus wéi an d'Luucht gehuewen[änneren | Quelltext änneren]

D'astronomesch Refraktioun béit all Liichtstral no ënnen – fir en Observateur op der Äerd schéngen deemno all Himmelskierper méi héich, wéi dat ouni den ierdesche Loftmantel de Fall wier. Hire Betrag hänkt haaptsächlech vum Tangens der Zenitdistanz souwéi vun Temperatur a Loftdrock op der Observatiounsplaz of. A 5 km Héicht fällt ai op ronn 50 % vun hirem Wäert vum Mieresniveau zréck.

D'Ursaache vun der astronomescher Refraktioun ass d'Briechung zum Lot, deen all Liichtstral beim Iwwertrëtt aus engem optesche dënnere Medium an e méi dicht matmécht. Si trëtt an differentiell klenge Schrëtt tëscht noe Loftschichten op (Snelliusscht Briechungsgesetz) a muss iwwer den ganze Liichtwee integréiert ginn.

Heifir ass e gëeegenten Usaz vum Temperatur- an Drockverlaf no der Héicht noutwendeg – eng sougenannte Norm- oder Standardatmosphär (buedemno: 15 °C Temperatur an 1013,25 hPa Loftdrock, vertikalen Temperaturgradient −6 bis 7 K/km). Méi no kann een si berechnen, andeem een d'Atmosphär als 8 km déck parallel Platt aus Loft usetzt ("Héicht vun der homogener Atmosphär").

Tatsächlech fällt d'astronomesch Refraktioun vun dësem Standardwäert of, wann d'Loftschichten net regulär gelagert sinn. Leien si nëmmen e bëssi mi schréi– wat iwwer jiddfer Biergzuch wéinst der Sonnen- a Schietsäit de Fall ass – trëtt am Zenit statt dem Wäert 0 déi sougenannte Zenitrefraktioun op.

Esou Refraktiounsanomalien kënnen 0,2″ a méi erreechen a sinn de Grond, wisou an der Astronomie an an der Geodäsie ausgekligelt Moossmethoden erfuerderlech sinn, wann eng Moossgenauegkeet vu besser wéi 1″ gewënscht gëtt. Si sinn och e wiesentleche Grond, wisou sech duerch Astrometriesatellitten wéi den Hipparcos d'Genauegkeet vun der Astrometrie vun 0,01″ bis 0,1″ op 0,001″ verbessere léisst.

Kleng Temperatur-Ännerungen bannenzeg dem optesche System vun Teleskop, Kuppel vum Observatoire oder Kamera resp. Sensor oder duerch Ofkillung während der Nuecht bewirken och kleng Anomalien. Fir si ënner der Moossgenauegkeet ze halen, muss een d'Instrumenter virum Gebrauch un d'Ëmgéigendtemperatur ugläichen resp. d'Saalrefraktioun vun der Kuppel oder der Teleskopëffnung modelléieren. Dat ass besser méiglech, wann d'Astralung verklengert gëtt, z. B. duerch e wäissen Ustrach vun der Kuppel oder duerch Temperaturreegelung am Zentrum vum Teleskop oder Satellit.

Terrestresch a Satellitte-Refraktioun[änneren | Quelltext änneren]

Satellitterefraktioun: De Wénkel r tëscht visueller a realer Richtung ass däitlech méi kleng wéi am Fall vu Stären (kuckt uewen).

Verleeft e Liichtstral am Ganzen bannenzeg der Atmosphär, sou schwätzt ee vun "terrestrescher Refraktioun". Si trëtt bei jiddfer geodätescher Miessung op der Äerduewerfläch op a wierkt der Äerdkrëmmung ëm ongeféier e Siwentel entgéint. Dëse Faktor heescht Refraktiounskoeffizient (normalt Formelzeechen k) a gouf schonns ëm 1800 vum Carl Friedrich Gauß genee bestëmmt. Bei der Hannover’scher Landesvermoossung krut Gauß als Duerchschnëttswäert 13 % vun der Äerdkrëmmung (k = 0,13).

Et kann een déi terrestresch Refraktioun op ähnlech Aart modelléieren resp. berechnen wéi d'astronomesch Refraktioun, awer et spillen lokal Temperaturännerungen vun der Loft eng gréisser Roll. Hëlt d'Lofttemperatur no uewen net wéi bei der Normalatmosphär mat 0,6 °C pro 100 Meter of, krëmmt sech e Liichtstral méi staark oder méi schwaach als normal. Bekannt ass de Spigeleffet iwwer waarmen Asphalt, wann een – z. B. op der Autobunn – a flaachem Wénkel drop kuckt. Hei ass de Refraktiounskoeffizient vun de buedemnoe Loftschichten souguer negativ (Refraktiounskoeffizient bis −2,0). Verlafen d'Miessstralen a gréisserer Héicht iwwer dem Terrain, kann k ëmmer nach tëscht 0,10 an 0,15 variéieren. Dës Anomalien (Ofweechungen vun de Loftschichten vun der Kugelform) begrenzen d'Genauegkeet, mat där d'Héicht vu Vermiessungspunkte bestëmmt ka ginn, op e puer Millimeter bis Zentimeter.

Bei der Miessung zu Satellitten fänkt resp. ennt de Liichtstral net a völlegem Vakuum, an d'Zil ass och net "onendlech" wäit ewech wéi e Stär. Doduerch trëtt e parallakteschen Effet op, deen e puer Prozent vun der astronomescher Refraktioun ausmaachen kann (klenge Wénkel s uewen am Bild), bei Satellitten a ganz déiwen Ëmlafbunnen (englesch Low Earth Orbit, LEO) awer och méi.

Differentiell Refraktioun[änneren | Quelltext änneren]

Als differentiell Refraktioun gëtt déi ënnerschiddlech staark Briechung vu Liicht verschiddener Wellenlängten bezeechent. Si mécht sech bei Héichtewénkelen ënner ongeféeier 20° däitlech bemierkbar. Blot Liicht gëtt méi staark gebrach wéi roudes, soudatt den ierweschte Rand vun observéierten Himmelsobjeten blo gesäimt ass, deen ënneschten dogéint rout.

Doduerch ass virun allem d'Observatioun déifstoender Planéiten erschwéiert, besonnesch wa si Deeler u roudem oder bloem Liicht hunn. Beispillsweis ass dat beim Mars a senger u sech gënschteger Oppositioun am Summer 2018 an och beim Jupiter de Fall.

Fir Amateurteleskope gëtt et zanter kuerzer Zäit differentiell Filter, déi dësen Effet eppes verklengeren.

Wirkung op Distanzmiessungen[änneren | Quelltext änneren]

Heiansdo gëtt de Begrëff Refraktioun och fir den atmosphäreschen Effet an der Distanzmiessung benotzt, wou net d'Ännerung vum Wénkel, mä de'Wellelängt entscheedend ass. Och hei sinn fir eng prezis Reduktioun vu Moosswäerten relativ komplizéiert Formelen néideg, vun deenen déi vum finneschen Geodäten Juhani Saastamoinen (1972) fir Ännerung enger EDM-Moossstreck duerch d'Atmosphär déi bekanntest ass:

Doran ass z d'Zenitdistanz, déi geografesch Breet, H déi mëttelst Héicht vun de Punkte, p de mëttlere Loftdrock, T déi integral Lofttemperatur (an Kelvin) an e den Dampdrock souwéi de weidere Parameter B an δ.

Zoufälleg Refraktiounseffeten an der Atmosphär[änneren | Quelltext änneren]

Wierkung vu staarker Loftonrou op der Mounduewerfläch (Krater Clavius, 220 km)

Turbulenzen an der Äerdatmosphär vergréissern a verklengeren d'Bild vun engem Stär sou datt hien méi dacks an der Sekonn méi hell a méi gro erschéngt. Dëst vum A notéiert Blénken gëtt Szintillatioun genannt.

Zudeem trieden Bildonschärft a Bildbeweegungen op. All dräi Effete ginn ënner dem Begrëff Seeing zesummegefaasst.

Dozou kënnt nach den Afloss vun der Saalrefraktioun – eng ganz kleng Liichtoflenkung um Aschnëtt vun der Observatiounskuppel, wann tëscht Bannen- a Baussentemperatur nach e klengen Ënnerscheet besteet.

Kuckt och[änneren | Quelltext änneren]

Saturn 01.svg Portal Astronomie

Literatur[änneren | Quelltext änneren]

Um Spaweck[änneren | Quelltext änneren]