大気差
大気差によって星や惑星・太陽は見かけの位置が上にずれる。この角度の計算は、大気の状態によってずれの角度が違い簡単に計算することは難しい。厳密に計算をするためには光の経路に沿って、大気の密度や温度、湿度、大気の成分などの光の屈折に関係するすべての状態を知らなければならないが、現実には不可能である。 幸いなことに、高層大気は状態が大きく変化することは少なく、地上観測データによって多少の修正を行う事で対応することが多い。厳密な位置観測をする天文台では、それぞれの天文台が長年観測した結果から、自分の天文台に適した独自の計算式や補正表を作ることが多い。一般的な計算もいろいろなものが作られているが、その中で比較的簡単なものを示す。
大気がまったくないと考えた場合に見える恒星の天頂距離(90度-高度)を z ′ {\displaystyle z'} 、大気が存在するために実際に恒星が観測される天頂距離を z ′′ {\displaystyle z''} とする。大気によって恒星が浮き上がり天頂距離が減る(高度が上がる)角度をRとする。このRが大気差であって次のような式で書くことがある。
R = z ′ − z ′′ = A tan  z ′ + B tan 3  z ′ {\displaystyle {\begin{aligned}R&=z'-z''\\&=A\tan z'+B\tan ^{3}z'\\\end{aligned}}}
A,Bの数値は今までの研究から地上気温0°C、地上気圧1気圧(1,013.25ヘクトパスカル)の条件に対して A = 60 ′′ .