Définition Turbulence atmosphérique

La turbulence atmosphérique en astronomie fait référence aux perturbations et aux variations de l'indice de réfraction de l'air dans l'atmosphère terrestre qui peuvent affecter les observations astronomiques. Ces variations sont principalement dues à des différences de température, d'humidité et de pression dans différents couches de l'atmosphère.

Lorsque la lumière traverse différents couches d'air avec des caractéristiques optiques différentes, elle subit un phénomène connu sous le nom d'aberration atmosphérique, qui peut entraîner une distorsion ou une dégradation des images stellaires observées. Cette distorsion se manifeste souvent par des tremblements ou des scintillements des objets célestes.

La turbulence atmosphérique est responsable de plusieurs effets nuisibles pour les observations astronomiques :

  • La dispersion : Les différentes longueurs d'onde de la lumière sont légèrement déviées lorsqu'elle passe à travers différentes couches d’air turbulent. Cela peut causer une dispersion chromatique, où les couleurs sont séparées, rendant difficile la distinction des détails fins dans les spectres stellaires.
  • L'élongation : Les sources ponctuelles telles que les étoiles peuvent sembler étirées ou allongées en raison du mouvement rapide et aléatoire de l'air turbulent sur notre ligne de vision. Ce phénomène est connu sous le nom d'élongation (seeing) et limite la résolution angulaire des télescopes terrestres.
  • L'étincelle : Les objets célestes semblent scintiller en raison du passage rapide à travers différentes régions turbulentes de l'atmosphère. L'étincelle atmosphérique est particulièrement gênante pour l'observation des objets à faible luminosité, car elle peut rendre difficile la distinction entre une étoile faible et le bruit de fond.
  • Le flou : Lorsque l'air turbulent agit comme un milieu optique déformant, il peut causer du flou dans les images résultantes. Cela peut limiter la netteté et la résolution des images astronomiques prises depuis le sol.
  • Les télescopes terrestres dotés d'un système adaptatif d'optique utilisent des miroirs ou des lentilles déformables, ainsi que des capteurs de front d'onde pour corriger activement les effets de la turbulence atmosphérique en temps réel. Ces systèmes ajustent constamment les surfaces optiques afin de compenser les variations de l'indice de réfraction causées par la turbulence atmosphérique.

    La turbulence atmosphérique en astronomie se réfère aux perturbations optiques causées par les variations locales dans l'indice de réfraction de l'air dans l'atmosphère terrestre. Ces variations peuvent entraîner une distorsion, un scintillement et un flou dans les observations astronomiques, affectant ainsi la résolution angulaire et la qualité des images stellaires observées depuis le sol.




    FAQ

    Comment la turbulence est-elle modélisée dans l'aérospatiale ?

    La turbulence est modélisée dans l'aérospatiale à l'aide de diverses techniques et outils. Tout d'abord, des équations mathématiques appelées équations de Navier-Stokes sont utilisées pour décrire le mouvement des fluides turbulents.

    Cependant, résoudre ces équations de manière exacte est très complexe, c'est pourquoi des approximations numériques sont couramment utilisées. Les méthodes de simulation informatique, telles que la simulation aux grandes échelles (LES) ou la simulation aux petites échelles (DNS), permettent de prédire les effets de la turbulence sur les flux d'air autour des objets aérospatiaux et d'améliorer leurs performances.