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Lexikon der Optik: Refraktion

Refraktion, 1) Brechung.

2) atmosphärische Refraktion, atmosphärische Strahlenbrechung, Sammelbegriff für die mit der Krümmung der Lichtstrahlen in der Atmosphäre zusammenhängenden Erscheinungen. Ursache für die Strahlkrümmung ist die überwiegend in vertikaler Richtung sich ändernde Luftdichte, was eine gleichgerichtete Änderung des Brechungsindexes der Luft zur Folge hat. Bei Strahldurchgängen durch die Gesamtatmosphäre nennt man die Winkelablenkung des Strahles astronomische R., bei Strahlen zwischen irdischen Punkten terrestrische R.. Bei der astronomischen R. wird ein einfallender Lichtstrahl zur Erdoberfläche gekrümmt (Abb.). Dem Beobachter B auf der Erdoberfläche erscheint die Position S' des Gestirnes mit zunehmender Zenitdistanz immer stärker gegenüber der wahren Position S angehoben. Die atmosphärische R. für Gestirne mit 90° Zenitdistanz wird Horizontalrefraktion genannt. Sie beträgt etwa 35 Winkelminuten; das bedeutet, daß Sonne oder Mond (mit einem scheinbaren Durchmesser von etwa 30 Winkelminuten) bereits untergegangen bzw. noch nicht aufgegangen sind, wenn sie gerade in voller Größe über dem Horizont zu sehen sind. Bei sehr hohem Luftdruck und sehr tiefer Bodentemperatur kann die astronomische Horizontalrefraktion extrem groß sein, so daß beispielsweise die Polarnacht in hohen Breiten kürzer dauert, als eigentlich nach den geometrischen Verhältnissen zu erwarten wäre. Bis zu einer Zenitdistanz ζ von 80° ist die astronomische R. von der vertikalen Temperaturschichtung ziemlich unabhängig und läßt sich näherungsweise durch die einfache Formel r=0,95 tanζ darstellen mit ζ in Grad und r in Winkelminuten. Im Falle der terrestrischen R. kann man häufig annehmen, daß das Licht von einem Punkte zu einem zweiten genähert längs eines Kreisbogens läuft, dessen Radius R meist erheblich größer als der Erdradius RE ist. Das Verhältnis RE/R wird Refraktionskoeffizient k genannt. Die Ablenkung des Lichtes von der geraden Verbindung beträgt dann in jedem der beiden Punkte 16,2 kD in Bogensekunden. Dabei ist D die Entfernung zwischen den Punkten in km, und k hängt vom vertikalen Temperaturgradienten γ in der Form k=6,7A (0,034+γ) ab. γ ist in Grad Celsius pro 100 m Höhe einzusetzen, und A durchläuft je nach Temperatur und Bodendruck Werte zwischen 0,7 und 1,3. Die terrestrische R. ist von großer Bedeutung in der Geodäsie.

3) R. des Auges, Kurzform für Fernpunktrefraktion.



Refraktion: Atmosphärische Strahlenbrechung. B Beobachter, S wahre und S' scheinbare Position eines Gestirns.

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