Caractérisation de la turbulence atmosphérique

Le seeing est le paramètre principal dans la description de la turbulence atmosphérique. Il rend compte de la dégradation de la résolution des images. Il correspond à la largeur à mi-hauter FWHM (de l'anglais Full Width at Half Maximum de l'intensité de l'image d'une source ponctuelle.

Rappelons que la turbulence est une fonction aléatoire dont les variables sont de nombreux paramètres météorologiques. Le seeing suit également cette même règle. Il se mesure en secondes d'arc et vaut typiquement une seconde d'arc : ε₀ ~ 1 arcsec.

Généralement, on introduit le paramètre de Fried, que l'on note r₀. Ce paramètre se mesure en mètres et est fortement utilisé dans les équations par les équipes de recherche. Il correspond au diamètre qu'aurait un télescope qui fournirait, en l'absence de turbulence, une tache d'Airy de même taille que le télescope en présence de turbulence. Il est définit de la manière suivante (Source : Roddier, 1981) :

où λ est la longueur d'onde de la lumière observé ; elle est connue et est différente en fonction de l'étoile observée.
Généralement, l'ordre de grandeur du paramètre de Fried est d'une dizaine de centimètres : r₀ ~ 10 cm.

L'angle d'isoplanétisme est fondamental en optique adaptative. Il correspond à l'angle de corrélation de la turbulence, c'est-à-dire la distance angulaire maximale entre deux points sources affectés par la même turbulence. Il est noté θ₀ et est exprimé en secondes d'arc.

Pour un temps d'exposition de 4 ms, on a : θ₀ ~ 1.25 arcsec.

Pour définir correctement la turbulence atmosphérique, on définit deux autres paramètres qui seront moins développés dans ce site web :

• l'échelle externe L₀, également appelée échelle de cohérence spatiale. Elle correspond à la longueur caractéristique des plus grandes structures des fluctuations de la phase du front d'onde. Elle est liée à la taille des plus grands tourbillons dans un volume d'atmosphère considéré.
• le temps de cohérence τ₀ correspond au temps durant lequel, en première approximation, le front d'onde turbulent n'aura pratiquement pas évolué.

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