Astronomesch Refraktioun

D**'Astronomesch Refraktioun** ass d'Richtungsännerung an der Atmosphär vun engem Liichtstral de vu baussen op d'Äerd fält. 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'Liichtstrale krëmme sech no ënnen – am selwechte Sënn wéi d'Äerdkrëmmung, awer vill manner. Déi stäerkst Krëmmung ass a Buedemhéicht a mécht bei ganz flaache Visure maximal 10–15&nbsp;% vun der Äerdkrëmmung aus.

Op Miereshéicht an ausgedréckt am Wénkelmooss ass d'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 hallwe Grad iwwer dem Horizont,
* zirka 5′ bei engem Héichtewénkel vun 10°,
* zirka 1′ (55″ bis 65″) an engem Héichtenwénkel vu 45°
* an Null bei vertikalem Afallswénkel – also am Zenit.
* Si follegt enger komplizéierter Formel mat villen atmosphäresche Parameteren a Wénkelfunktioune vun der Zenitdistanz (*z*&nbsp;=&nbsp;90° minus Héichtewénkel). Fir Zenitdistanzen *z*&nbsp;r = 60^{\prime\prime}\,\tan z - 0{,}06^{\prime\prime}\, \tan^3 z 

## Stäre gesinn aus wéi an d'Luucht gehuewen
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&nbsp;km Héicht fällt ai op ronn 50&nbsp;% vun hirem Wäert vum Mieresniveau zeréck.

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

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

Tatsächlech fällt d'astronomesch Refraktioun vun dësem Standardwäert of, wann d'Loftschichten net regelméisseg gelagert sinn. Wa se nëmmen e bëssi mi schréi leien, wat iwwer jiddwer [[Biergzuch]] wéinst der Sonnen- a Schietsäit de Fall ass, dann huet een am Zenit amplaz vum Nullwäert 0, déi sougenannt ''Zenitrefraktioun''.

Esou Refraktiounsanomalie kënnen 0,2″ a méi erreechen a sinn de Grond, wéisou an der [[Astronomie]] an an der [[Geodesie]] ausgekligelt Moossmethoden erfuerderlech sinn, wann eng [[Moossgenauegkeet]] vu besser wéi 1″ gewënscht gëtt. Si sinn och e weesentleche Grond, wéisou sech duerch [[Astrometriesatellit]]te wéi den [[Hipparcos]] d'Genauegkeet vun der [[Astrometrie]] vun 0,01″ bis 0,1″ op 0,001″ verbessere léisst.

Kleng Temperatur-Ännerunge bannenzeg dem optesche System vun [[Teleskop]], Kuppel vum [[Observatoire]] oder Kamera resp. [[Sensor]] oder duerch [[Ofkillung]] wärend der [[Nuecht]] bewirken och kleng [[Saalrefraktioun|Anomalien]]. Fir si ënner der Moossgenauegkeet ze halen, muss een d'Instrumenter virum Gebrauch un d'Ëmgéigendtemperatur ugläiche resp. d'[[Saalrefraktioun]] vun der Kuppel oder der Teleskopëffnung modelléieren. Dat ass besser méiglech, wann d'[[Insolatioun (Physik)|Astralung]] verklengert gëtt, z.&nbsp;B. duerch e wäissen [[Ustrach]] vun der Kuppel oder duerch Temperaturreegelung am Zentrum vum Teleskop oder Satellit.

== Terrestresch a Satellitte-Refraktioun ==

Wann e Liichtstral ganz bannenzeg vun der Atmosphär verleeft, da schwätzt ee vun "[[Terrestresch Refraktioun|terrestrescher Refraktioun]]". Si trëtt bei jiddwer [[geodetesch]]er Miessung op der Äerduewerfläch op a wierkt der [[Äerdkrëmmung]] ëm ongeféier e Siwentel entgéint. Dëse Facteur heescht ''[[Refraktiounskoeffizient]]'' (normaalt Formelzeechen ''k'') a gouf schonn ëm [[1800]] vum [[Carl Friedrich Gauß]] genee bestëmmt. Bei der Landvermiessung vun Hannover huet Gauß als Duerchschnëttswäert 13&nbsp;% vun der Äerdkrëmmung (''k'' = 0,13) erausfonnt.

Et kann een déi terrestresch Refraktioun op änlech Aart modelléiere resp. berechne wéi d'astronomesch Refraktioun, awer et spille lokal [[Temperatur]]ännerunge vun der Loft eng gréisser Roll. Hëlt d'[[Lofttemperatur]] no uewen net wéi bei der [[Normalatmosphär]] mat 0,6&nbsp;°C pro 100 Meter of, krëmmt sech e Liichtstral méi staark oder méi schwaach als normal. Bekannt ass de [[Spigel]]effet iwwer waarmen [[Asphalt]], wann een – z.&nbsp;B. op der [[Autobunn]] – a flaachem Wénkel drop kuckt. Hei ass de Refraktiounskoeffizient vun de buedemnoe Loftschichte 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 [[Anomalie (Meteorologie)|Anomalien]] (Ofwäichunge vun de Loftschichte vun der [[Kugelform]]) begrenzen d'Genauegkeet, mat där d'Héicht vu [[Vermiessungspunkt]]e bestëmmt ka ginn, op e puer Millimeter bis Zentimeter.

Bei der [[Miessung]] zu [[Satellit (Raumfaart)|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 [[Parallaxe|parallakteschen]] Effet op, deen e puer ''Prozent'' vun der astronomescher Refraktioun ausmaache kann (klenge Wénkel ''s'' uewen am Bild), bei Satellitten a ganz déiwen Ëmlafbunnen (englesch [[Low Earth Orbit]], LEO) awer och méi.

== Differentiell Refraktioun ==
Als differentiell Refraktioun gëtt déi ënnerschiddlech staark Briechung vu Liicht vu verschiddene Wellenlängte bezeechent. Si mécht sech bei [[Héichtewénkel]]en ënner ongeféeier 20° däitlech bemierkbar. Blot Liicht gëtt méi staark gebrach wéi roudes, soudatt den ieweschte Rand vun observéierten Himmelsobjete blo geseemt ass, deen ënneschten dogéint rout.

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

Fir [[Amateurteleskop]]e gëtt et zanter kuerzer Zäit differentiell Filter, déi dësen Effet eppes verklengeren.

== Wirkung op Distanzmiessungen ==
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 si fir eng prezis [[Reduktioun (Miessung)|Reduktioun]] vu Moosswäerter relativ komplizéiert Formelen néideg, vun deenen déi vum finnesche Geodet [[Juhani Saastamoinen]] ([[1972]]) fir d'Ännerung vun enger EDM-[[Moossstreck]] duerch d'Atmosphär déi bekanntst ass:

:<math>\Delta s = \frac{0{,}002277}{\mathrm{cos}\; z^{\prime}}\left(1 + 0{,}0026\; \mathrm{cos}\, 2 \varphi + 0{,}00028\, H\right) \left[ p + \left(\frac{1255}{T} + 0{,}005\right)\,e - B\, \mathrm{tan}^2z^{\prime} \right] + \delta</math>

Doran ass *z* d'Zenitdistanz, *\varphi* déi [[geographesch Breet]], *H* déi mëttelst Héicht vun de [[Standplaz|Punkten]], *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 ==

[[Loftonrou|Turbulenzen]] an der Äerdatmosphär vergréissern a verklengeren d'Bild vun engem Stär sou datt hie méi dacks an der Sekonn méi hell a méi gro erschéngt. Dëst vum A notéiert Blénke gëtt [[Szintillatioun (Astronomie)|Szintillatioun]] genannt.

Zudeem triede Bildonschäerft a Bildbeweegungen op. Déi 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 [[Lofttemperatur|Baussentemperatur]] nach e klengen Ënnerscheet besteet.

== Kuckt och ==

* [[Kosmeschen Opgank]]
* [[Optik]]
* [[Mappingfunktioun]]
* [[Geoidbestëmmung]]

== Literatur ==
* [[Karl Ramsayer]]: *Geodätische Astronomie.'' Band IIa des Handbuchs der Vermessungskunde, J.B. Metzler-Verlag, Stuttgart 1969
* Refraktionstafeln in Lehr- oder Jahrbüchern der Astronomie oder Meteorologie
* Astro-geodätische Refraktionstafeln des Berliner Astronomescht Joerbuch (bis 1960) oder an I.A.U.-Institutionen (ARI Heidelberg etc.)

## Um Spaweck
* Aufbau der Atmosphäre, Vergleich von Refraktionsmodellen
* Anomalie der Refraktion an untergehender Mondsichel
* Java-Applet als Rechenhilfe zur atmosphärischen Refraktion