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RÉFRACTION ATMOSPHÉRIQUE
incidence dans la lecture de l'heure sur un cadran solaire

La lumière est déviée lorsqu'elle passe d'un milieu transparent à un autre. La lumière est dite "réfractée". C'est ce qui se produit à travers l'atmosphère.
Lorsque nous observons un objet lointain comme un sommet en montagne, un bâteau à l'horizon, le soleil à son coucher, les rayons lumineux qui nous parviennent ne suivent pas une ligne droite. A cause de la présence de l'atmosphère, les rayons sont incurvés entre cet "objet" et l'oeil  de l'observateur. L'aspect du paysage peut être modifié, ce qui peut produire des effets inattendus comme les mirages.
L’atmosphère terrestre peut être assimilé à une coquille de gaz à pression variable A très haute altitude, l’air très raréfié se rapproche du vide. Plus près du sol, la pression est plus élevée, et la réfraction augmente. Plus un objet est observé bas sur l’horizon, plus les rayons lumineux qui en proviennent sont déviés.
La réfraction atmosphérique "relève" les objets à l’horizon.

Lors d'un coucher de soleil, on peut observer sa déformation au cours de sa descente sur l'horizon.  Comme la réfraction varie avec la hauteur, elle relève de manière différente le haut et le bas du soleil, d'où ce phénomène d'aplatissement du soleil.

La réfraction "relève" le soleil à l'horizon d'un angle de l'ordre de 36'.
Ainsi le soir, quand son bord supérieur se trouve à l'horizon, le soleil devrait être invisible. Relevé par la réfraction, il reste visible encore quelques minutes. Il en est de même le matin, le soleil est visible avant que son bord supérieur ait dépassé l'horizon.
Le cumul de ces effets de la réfraction le matin et le soir, augmente la "durée du jour" d'environ 7 minutes.
La réfraction varie en fonction de la hauteur du soleil mais dépend aussi de la pression atmosphérique et de la température.


formule permettant d'estimer la réfraction R :
R = P (0,1594 + 0,0196 x E + 0,00002 x E²)/[(273+T)(1 + 0,505 x E + 0,0845 x E²)]
avec :

        - R en degrés,
        - P pression barométrique en millibars,
        - E Elévation angulaire apparente à partir de l'horizon en degrés,
        - T température en °C


Incidence dans la lecture de l'heure sur un cadran solaire

L'erreur de lecture due à la réfraction atmosphérique est faible, voire négligeable.
Au lever ou au coucher, la hauteur du Soleil est proche de 0°, l'erreur de lecture est de l'ordre de 1,5 min.
 Dés que le soleil s'élève, vers 4 ou 5°, l'erreur devient inférieure à 0,5 min.Pour une latitude de 48°, au solstice d'été (déclinaison = 23.44°), vers 6 h (H0 =90°),
avec une hauteur de 0°, on a :
            R = 0.5688° (34')
            ce qui donne = 0.371° soit 0.371 * 4 = 1,48 min
 avec une hauteur de 5°, on a :
            R = 0.1632° (9,7')
            ce qui donne = 0.106° soit 0.106 * 4 = 0,43 min


  Le Canigou et la réfraction atmosphérique...

  "Réfraction et gnomonique" par Gérard Baillet - Cadran Info n° 26 – Octobre 2012