Histoire de la découverte de la réfraction astronomique et des méthodes mises en œuvre pour en tenir compte dans les mesures de position des astres. On reprend le fil historique depuis Tycho Brahé pour la construction de tables empiriques dans un premier temps, puis de modèles mathématiques utilisant les lois de l’optique et de la physique des gaz. Établissement des équations fondamentales et présentation de quelques solutions analytiques, comparées aux calculs actuels. Discussion des modèles numériques actuels et des modèles d’atmosphères dérivés de l’atmosphère standard. Les expressions théoriques sont développées pas à pas pour permettre le codage informatique.
The paper investigates the refraction as it concerns position astronomy and the attempts of generations of astronomers since Tycho Brahe to estimate its size as a function of the apparent zenith distance of the sources. A few historical models are introduced and their value discussed by comparison to modern tables. The fundamental equation of the light-rays is established starting from the Fermat principle, together with a sample of analytical approximations of its solution down to the end of the XIXth century. Finally the two numerical approaches used today are presented with some details alongside the standard model of the Earth atmosphere. Theoretical expressions are developed step by step to allow the coding into a computer program.
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Keywords: refraction, astronomy, astrometry, ray tracing, atmospheric optics, history of optics
François Mignard 1
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François Mignard. Les tables de réfraction astronomique. Comptes Rendus. Physique, Volume 23 (2022) no. S1, pp. 133-178. doi : 10.5802/crphys.123. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/physique/articles/10.5802/crphys.123/
[1] Spherical astronomy, Asher, Londres, 1865
[2] Manual of spherical and practical astronomy, Vol. I, J.B. Lippincott Company, Philadelphie, 1889
[3] A compendium of spherical astronomy, The Macmillan Company, New York, 1906
[4] A treatise on spherical astronomy, Cambridge University Press, New York, 1908
[5] Réfraction et Extinction, Encyclopédie des sciences mathématiques (J. Mock; H. Andoyer, eds.), Gauthier-Villars, 1913, pp. 14-58
[6] Astronomie générale. Astronomie sphérique et éléments de mécanique céleste, Librairie scientifique et technique, Albert Blanchard, Paris, 1980
[7] Understanding astronomical refraction, The Observatory, Volume 126 (2006), pp. 82-115
[8] Sunset Science. IV. Low-Altitude Refraction, Astron. J., Volume 127 (2004) no. 6, pp. 3622-3637 | DOI
[9] Panorama historique de l’étude de la réfraction astronomique : une histoire méconnue entre optique, mathématiques et géodésie, C. R. Phys., Volume 23 (2022) no. S1, 1, pp. 13-62 | DOI
[10] Propriétés remarquables de la réfraction astronomique dans une atmosphère à symétrie sphérique, C. R. Phys., Volume 23 (2022) no. S1, 2, pp. 63-102 | DOI
[11] Atmospheric refraction : a history, Appl. Opt., Volume 44 (2005) no. 27, pp. 5624-5636 | DOI
[12] Ptolemy’s Almagest, Princeton University Press, Princeton, NJ, 1998 | MR
[13] Histoire des Sciences dans l’Antiquité, Payot, Paris, 1935
[14] Astronomie, Johnson Reprint Corporation, New York, 1966
[15] Refraction in TYCHO Brahe’s Small Universe, Mapping the Sky : Past Heritage and Future Directions (Suzanne Debarbat, ed.), Volume 133, Kluwer Academic Pub. (1988), pp. 87-93 | DOI
[16] Die Astronomische Strahlenbrechung in ihrer historischen Entwickelung, Voigt and Günther, Leipzig, 1861
[17] Des réfractions astronomiques, Mémoire de l’Académie Royale des Sciences (1714), pp. 33-54
[18] Sulla Teoria della Refrazione Astronomica, Memorie della Societa Degli Spettroscopisti Italiani, Volume 34 (1905), pp. 191-212
[19] Textbook on Spherical Astronomy, Cambridge University Press, Cambridge, Londres, New York, 1977 | DOI
[20] Some Remarks on the Allowances to be Made in Astronomical Observations for the Refraction of the Air. By Dr. Edm. Halley, R. S. S. Astronomer Royal. With an Accurate Table of Refractions, Philosophical Transactions of the Royal Society of London Series I, Volume 31 (1720), pp. 169-172
[21] Isaac Newton and the astronomical refraction, Appl. Opt., Volume 47 (2008) no. 34, p. H95-H105 | DOI
[22] Newton’s theory of the atmospheric refraction of light, Am. J. Phys., Volume 85 (2017) no. 12, pp. 921-925 | DOI
[23] Principles of Optics, Pergamon Press, Oxford, New York, 1975
[24] Celestial mechanics, Chelsea Publishing Company, 1966
[25] Introduction aux éphémérides et phénomènes astronomiques, EDP Sciences, 2021
[26] Histoire de l’astronomie au XVIII siècle, Bachelier (Succ. Veuve Courcier), Paris, 1827
[27] Outlines of Astronomy, Longman and Taylor, Londres, 1849
[28] Astronomical Refraction : Computational Method for All Zenith Angles, Astron. J., Volume 119 (2000) no. 5, pp. 2472-2474 | DOI
[29] The Computation of Angular Atmospheric Refraction at Large Zenith Angles, NAO technical note, Volume 63 (1985), pp. 1-12
[30] Sur les réfractions astronomiques, Additions à la Connaissance des Temps 1939, Volume 1839, 1836, pp. 3-114
[31] Le théorème de Biot et le changement de variable de Biot–Auer–Standish : commentaire historique, C. R. Phys., Volume 23 (2022) no. S1, 16, pp. 483-501 | DOI
[32] Astronomical refraction in a polytropic atmosphere, Astron. J., Volume 72 (1967), pp. 235-254 | DOI
[33] Images du Soleil et de la Lune, depuis le sol ou la Station spatiale internationale, C. R. Phys., Volume 23 (2022) no. S1, 9, pp. 391-414 | DOI
[34] Refractive index of air : new equations for the visible and near infrared, Appl. Opt. (1996) no. 35, pp. 1566-1573 | DOI
[35] Refraction near the Horizon, Publ. Astron. Soc. Pac., Volume 102 (1990), p. 796 | DOI
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