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星星看起来更高了,是它真的被空气抬起来了吗?

人和星都没有被搬走,空气改变的是光到达眼睛的方向。

天空坐标与观测

看一颗贴近地平线的星,你以为自己正朝着它的真实位置看。可星光穿过大气时,路径会逐渐弯折。眼睛只能接收到最后一段来光,沿这个方向往回找,就把星星“放”在了稍高的位置。

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先猜一下

大气让星星看起来更高,主要改变了什么?

查看答案与解释

到达眼睛的光的方向 — 光路被大气弯折,眼睛沿最后到达的方向反推光源。星星本身没有被搬动。

再把体验和科学连起来

区分真实与看到的方向

蓝点表示几何方向,亮点表示视方向。图中竖向刻度随高度调整,以便看清差异。

真实高度 h ≠ 视高度

空气弯折光路

在本课使用的标准大气条件下,折射修正为正,视位置高于真实位置。

视高度 = h + R/60

越低,影响越强

向地平线拖动滑块,折射迅速增大。高空的影响则小得多。

R ≈ 1.02 / tan(h + 10.3/(h + 5.11))

记住这是一种近似

式中的角度用度,输出 R 用角分。这里固定气压 1010 hPa、温度 10°C。

1° = 60′

把计算链展开

R角分 = 1.02 / tan(h + 10.3/(h + 5.11)) h视 = h + R角分/60

括号内的角全部用度,先算最里面的分式。R以角分输出,必须除以60才能加到高度的度数上。适用范围见本课说明。

试一试

先比较“贴着地平线”和“高高挂在天空”。左边看原因,右边用同一套角度刻度看它实际上被抬高多少。

动手看一遍 →

符号不用背

h
未受折射影响的几何高度,单位:度
R
折射修正,单位:角分
h + R/60
观测到的视高度,单位:度

算法、精度与适用范围

演示 Meeus 式 (16.4),Sæmundsson 近似,限定 0°–80°。本地 AA+ 的 AARefraction.cpp 已在 2025 年改用 NOAA 分段模型,因此不会把这两套结果要求成完全一致,也不声称本公式经过 AA+ 同算法对照。图只解释位置差异,不模拟真实光线穿过分层大气的路径。 情景说明:左图是定性光路示意,弯折与位置差有意夸张;右图用真实角度刻度局部放大。计算沿用 Meeus (16.4),真实高度 0°–80°、1010 hPa、10°C;不求分层大气光线、不预测实际日出。本地 AA+ 已改用 NOAA 模型,不能把两者说成同算法核验。

我的理解检查

图中的金色虚线是什么?

眼睛沿入眼方向反推的位置 — 虚线是观察方向的反向延长,不是实际弯曲光路。

同一套标准大气模型里,哪里通常要作更大的折射修正?

靠近地平线 — 近地平线的折射通常更大。真实天气也会影响修正量。

能用左边夸张的光路示意直接量出精确修正吗?

不能,要看右侧计算刻度 — 左图只解释因果,弯折被夸张。右图及数字才使用同一个真实角度单位和原书近似公式。

空气弯折星光,眼睛沿入眼方向反推,于是把星星看在稍高的位置。

Jean Meeus · Astronomical Algorithms, 2nd ed. · 第 16 章

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