Phénomènes de réfraction atmosphérique terrestre

Luc Dettwiller

doi:10.5802/crphys.114

Phénomènes de réfraction atmosphérique terrestre

Luc Dettwiller ¹

¹ Université Jean Monnet Saint-Etienne, CNRS, Institut d Optique Graduate School, Laboratoire Hubert Curien UMR 5516, F-42023, SAINT-ETIENNE, France

Comptes Rendus. Physique, Volume 23 (2022) no. S1, pp. 103-132.

Résumé
Abstract

Presque sans étude analytique, on propose une présentation ordonnée et illustrée des effets de réfraction atmosphérique (ou terrestre), i.e. affectant — par opposition à la réfraction astronomique — la vision de la forme et la position apparentes d’objets situés dans l’atmosphère. La classification adoptée (non exhaustive car il reste des cas atypiques mystérieux) repose surtout sur la forme des courbes de transfert et sur les valeurs du coefficient de réfraction $κ$ . On commence par les mirages (i.e. les cas où il se forme une image renversée), dont on distingue quatre grands types : inférieur, supérieur, Nachspiegelung et pseudo-mirage, mirage multiple. On continue par le cas spécial des Fata Morgana : leur forme archétypale est un cas de transition dont la cause physique reste imparfaitement comprise, et leurs formes réelles sont plus complexes et variées, quoique souvent rattachées aux mirages supérieurs. Restent enfin les cas sans image renversée mais inhabituels : compression / étirement, disparition, surgissement, effet hillingar — i.e. surgissement fort ( $κ > 1$ ) donnant l’illusion qu’une surface horizontale (la mer par ex.) est concave.

This article presents, almost without any analytical analysis, an orderly and illustrated presentation of the atmospheric—or terrestrial—refraction effects, i.e., affecting the vision of the apparent shape and position of objects located in the atmosphere, contrary to the case of astronomical refraction. The adopted classification, which is non-exhaustive as there are still mysterious atypical cases, is mostly based on the shape of the transfer curves and on the value of the refraction coefficient $κ$ . Beginning with mirages, i.e. when an inverted image is formed, four main types are identified: inferior, superior, Nachspiegelung and mock-mirage, multiple mirage. Then comes the special case of Fata Morgana: their archetypal form is a transition case whose physical cause remains imperfectly understood, and their real forms are more complex and varied, although often linked to superior mirages. Finally remain the unusual cases without inverted image: stooping/stretching, sinking, looming, and finally hillingar effect—corresponding to a strong looming ( $κ > 1$ ) and giving the illusion that a flat horizontal surface, e.g., the sea, is concave.

Reçu le : 2022-01-15
Révisé le : 2022-06-17
Accepté le : 2022-07-07
Première publication : 2023-02-21
Publié le : 2023-10-27

DOI : 10.5802/crphys.114

Mot clés : Mirage inférieur, Pseudo-mirage, Mirage supérieur, Fata Morgana, Étirement, Surgissement, Effet hillingar
Keywords: Inferior mirage, Mock mirage, Superior mirage, Fata Morgana, Stretching, Looming, Hillingar effect

Affiliations des auteurs :

Luc Dettwiller ¹

¹ Université Jean Monnet Saint-Etienne, CNRS, Institut d Optique Graduate School, Laboratoire Hubert Curien UMR 5516, F-42023, SAINT-ETIENNE, France

Licence :

CC-BY 4.0

Droits d'auteur : Les auteurs conservent leurs droits

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Luc Dettwiller. Phénomènes de réfraction atmosphérique terrestre. Comptes Rendus. Physique, Volume 23 (2022) no. S1, pp. 103-132. doi : 10.5802/crphys.114. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/physique/articles/10.5802/crphys.114/

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