
大气折射[1](atmospheric refraction)
包围地球的大气层从地面一直延伸到几千公里高度,从下到上可分为对流层、平流层、电离层和磁层四层。无线电波在大气层中传播时,由于在各层中的传播速度变化而产生的效应称为大气折射,它对雷达定位、多普勒测速、通信、导航都有影响。所测得的目标角度、距离、高度都存在大气折射误差。大气折射误差可根据大气结构计算求出,称为大气折射误差修正。
早在公元前2世纪前后,希腊的波西东尼乌斯就发现了大气折射现象,认识到大气折射影响大测量结果的准确性。公元2世纪希腊大天文学家托勒密在他的著作《光学》第五卷中进一步论述了大气折射问题。托勒密通过对恒星位置的反复观测,发现大气折射的作用,使得接近地平的星象位置有所升高。托勒密用光学折射的道理从理论上阐述了这一现象。16世纪,丹麦的大天文学家第谷也对大气折射现象有所研究,他测定了大气折射值。法国的天文学家G.D.卡西尼则于17世纪首先根据正弦定律建立了大气折射理论。其他一些著名的天文学家如英国的牛顿、布拉得雷、法国的拉普拉斯等人都对大气折射有所研究。19世纪20年代德国的天文学家贝塞尔建立了计算大气折射的对数公式,编制了一份相当精确的大气折射表。1870年俄国普尔科沃天文台编制了一份大气折射表,至今仍被广泛应用。
地球上的大气除随高度增高密度递减外,还存在着局部的不匀称性和不对称性。因此在天顶距小于70度时,还可以得出与实际相符的结果,而在接近地平时,人们至今还不能精确计算大气折射值。目前编制大气折射表都考虑天顶距、气温、气压等因素。但即使如此,由于它们的随时变化仍会有误差存在。大气结构还受地区性局部因素影响,产生一定的不对称性造成误差。大气折射值还会因恒星光谱型的不同而产生误差。这些因素的影响,使得测得的折射值与实际差异,差异可达十分之一角秒的量级,大气折射出天顶距方向的外,还有水平方向的,称旁折射,它会给近地面的天文方位角测量带来误差。人造卫星或月球激光测距以及甚长基线干涉测量、人造卫星多普勒观测都受大气折射的影响。