Comptes Rendus
Les tables de réfraction astronomique
Comptes Rendus. Physique, Volume 23 (2022) no. S1, pp. 133-178.

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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DOI : 10.5802/crphys.123
Mot clés : réfraction, astronomie, astrométrie, tracé de rayon, optique atmosphérique, histoire de l’optique
Keywords: refraction, astronomy, astrometry, ray tracing, atmospheric optics, history of optics
François Mignard 1

1 Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Laboratoire Lagrange, Bd de l’Observatoire, CS 34229, 06304 Nice Cedex 4, France
Licence : CC-BY 4.0
Droits d'auteur : Les auteurs conservent leurs droits
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[1] F. Brünnow Spherical astronomy, Asher, Londres, 1865

[2] William Chauvenet Manual of spherical and practical astronomy, Vol. I, J.B. Lippincott Company, Philadelphie, 1889

[3] S. Newcomb A compendium of spherical astronomy, The Macmillan Company, New York, 1906

[4] R. Ball A treatise on spherical astronomy, Cambridge University Press, New York, 1908

[5] P. Puiseux; A. Bemporad Réfraction et Extinction, Encyclopédie des sciences mathématiques (J. Mock; H. Andoyer, eds.), Gauthier-Villars, 1913, pp. 14-58

[6] André Danjon Astronomie générale. Astronomie sphérique et éléments de mécanique céleste, Librairie scientifique et technique, Albert Blanchard, Paris, 1980

[7] Andrew T. Young Understanding astronomical refraction, The Observatory, Volume 126 (2006), pp. 82-115

[8] Andrew T. Young Sunset Science. IV. Low-Altitude Refraction, Astron. J., Volume 127 (2004) no. 6, pp. 3622-3637 | DOI

[9] Luc Dettwiller 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] Luc Dettwiller 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] Waldemar H. Lehn; Siebren van der Werf Atmospheric refraction : a history, Appl. Opt., Volume 44 (2005) no. 27, pp. 5624-5636 | DOI

[12] G. J. Toomer Ptolemy’s Almagest, Princeton University Press, Princeton, NJ, 1998 | MR

[13] Pierre Brunet; Aldo Mieli Histoire des Sciences dans l’Antiquité, Payot, Paris, 1935

[14] J. Lalande Astronomie, Johnson Reprint Corporation, New York, 1966

[15] K. P. Moesgaard 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] C. Bruhns Die Astronomische Strahlenbrechung in ihrer historischen Entwickelung, Voigt and Günther, Leipzig, 1861

[17] J. D. Cassini Des réfractions astronomiques, Mémoire de l’Académie Royale des Sciences (1714), pp. 33-54

[18] A. Bemporad Sulla Teoria della Refrazione Astronomica, Memorie della Societa Degli Spettroscopisti Italiani, Volume 34 (1905), pp. 191-212

[19] William M. Smart Textbook on Spherical Astronomy, Cambridge University Press, Cambridge, Londres, New York, 1977 | DOI

[20] Edm. Halley 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] Waldemar H. Lehn Isaac Newton and the astronomical refraction, Appl. Opt., Volume 47 (2008) no. 34, p. H95-H105 | DOI

[22] Michael Nauenberg Newton’s theory of the atmospheric refraction of light, Am. J. Phys., Volume 85 (2017) no. 12, pp. 921-925 | DOI

[23] M. Born; E. Wolf Principles of Optics, Pergamon Press, Oxford, New York, 1975

[24] Pierre Simon de Laplace; Nathaniel Bowditch Celestial mechanics, Chelsea Publishing Company, 1966

[25] Jérôme Berthier; Pascal Descamps; François Mignard Introduction aux éphémérides et phénomènes astronomiques, EDP Sciences, 2021

[26] Jean Baptiste Joseph Delambre Histoire de l’astronomie au XVIII e siècle, Bachelier (Succ. Veuve Courcier), Paris, 1827

[27] J. F. Herschel Outlines of Astronomy, Longman and Taylor, Londres, 1849

[28] Lawrence H. Auer; E. Myles Standish Astronomical Refraction : Computational Method for All Zenith Angles, Astron. J., Volume 119 (2000) no. 5, pp. 2472-2474 | DOI

[29] C. Y Hohenkerk; A. T. Sinclair The Computation of Angular Atmospheric Refraction at Large Zenith Angles, NAO technical note, Volume 63 (1985), pp. 1-12

[30] Jean-Baptiste Biot Sur les réfractions astronomiques, Additions à la Connaissance des Temps 1939, Volume 1839, 1836, pp. 3-114

[31] Luc Dettwiller 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] Boris Garfinkel Astronomical refraction in a polytropic atmosphere, Astron. J., Volume 72 (1967), pp. 235-254 | DOI

[33] François Mignard 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] Philip E. Ciddor Refractive index of air : new equations for the visible and near infrared, Appl. Opt. (1996) no. 35, pp. 1566-1573 | DOI

[35] Bradley E. Schaefer; William Liller Refraction near the Horizon, Publ. Astron. Soc. Pac., Volume 102 (1990), p. 796 | DOI

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