大气折射(第15章)
[许剑伟 于莆田十中 2008年3月]
[译者注]以下所述的纬度均指"地平纬度"或"高度角",我不会译,就这么将就吧。
大气折射是光线通过地球大气层时光线发生弯曲。光线经过密度不断增加的大气时发生连续弯曲。这造成观测到的星体位置比真实位置高。在天顶,大气折射是零,越接近地平,折射越大。地平纬度是45度时,折射为约为1'，在地平上,大约是35'。因此,太阳和月亮升起的时候,它们实际在地平线之下。由于折射率的变化,在低纬时我们看到的是椭圆形的太阳。当确定位置是,必须做大气折射修正，有以下两种情形：
·观测到星体地平纬度是ho,我们应找到一个适当的R值修正ho,真纬度(真高度角)是h=ho-R
·从天体坐标中得到没有空气情况下地平真纬度h,找一个适当的R修正h,,得到视纬度ho=h+R
我们遇到的大部分公式都是针对第一种情况的(已知观测值求真值)。但是这里,我们将考虑两种情况。
通常,我们可以使用'平均'的方法。然而,接近地平是的反常折射则不行,变形的夕阳造诉我们,在低纬度时,无法得到很高的精度。当天体的纬度大于15度,以下两个公式可供你选择,你可根据实际情况选择其一:
R=58".294tan(90-ho)-0".0668tan3(90°-ho)
R=58".276tan(90-h) -0".0824tan3(90°-h)
第1个公式是Smart提供的,第2个公式是由第一个公式导出的。当纬度低于15度,这两个表达式将变得不准确,甚至毫无意义。 从以上公式看出,在高纬度区,折射与90-h的正切值成正比。
New South Wales大学的G.GBennett结出了一个出人意料的简单的折射公式,在0到90度范围内有很好的精度。
如果R表达为以分为单位,Bennett's公式是:
R=1/tan(ho+7.31/(ho+4.4))...式1
式中ho是视纬度,单位是度。在0到90度范围内,精度是0.07'=4.2"。应当注意的是:当ho=0时,R=-0".08(即0.0013515分),而不是0。可用第二项公式修正,先算出R,接下来利用下式修正R,
dR=-0.06sin(14.7R+13),
结果的单位是分。括号中的表达式单位是度。修正后,在ho=0到90°范围内,最大误差0.015'=0.9"。注意,在ho=90°时,计算的结果是R=-0.89",不作第二项修正反而更好。
逆问题,已知真纬度,求折射的影响。有以下公式:
R=1.02/tan(h+10.3/(h+5.11))...式2
该式与Bennett的公式勿合到4"。同样,h=90°时,该式算得R不等于零。差值是0.0019279。
以上公式假设观测式是在海平面,大气压是1010毫巴,温度10度摄氏度。
当气压增加温度下降,折射增加。设地表气压为P毫巴,气温是T摄氏度，那么以上各式R的值应乘以下式:
(P/1010)*(283/(273+T))
然而,这只是大约修正。因为折射率还与光的波长有关。这些表达式适用于黄光,它对人眼的灵敏度最高。
例15.a:表面光滑的太阳圆盘下边沿视纬度是30'。设太阳的真直径是32',气温及大气压为常规条件。求真位置。
(1)ho1=30'=0.5°,由式1算得R=28'.754,则
(2)下边沿真地平纬度h1=30'-28'.754=1'.246,
(3)上边沿真地平纬度h2=1'.246+32'=33'.245
(4)利用式2算得上边沿的视地平纬度（高度）ho2=57'.864
日圆盘的垂直方向直径与与水平方向的直径比 ho2-ho1)/32=(57.864-30)/32=0.871 |
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