Qualification de l'atmosphère
Pour comprendre la déformation de l'onde, il faut comprendre la perturbation atmosphérique, c'est pour cela que nous allons ici nous intéresser aux paramètres qui la caractérisent.
Le paramètre de structure de l'indice de réfraction (Cn2) est un paramètre caractérisant l'intensité de la turbulence atmosphérique. Il décrit la variation de l'indice de réfraction entre 2 points espacés de ρ :
où N(r) est l'indice de réfraction en la position r et ρ en mètres. (On a donc Cn2 en m-2/3)
Il est également possible de déterminer le Cn2 à partir de la température et de la pression (determinées par ballon sonde) de la façon suivante :
où CT vaut :
avec P(r) en Pascal et T(r) en Kelvin.
Le paramètre de Fried r0, définit à partir du paramètre de structure de l'indice de réfraction en fonction de l’altitude h, est définit comme la taille des zones de cohérence sur la pupille d'un télescope (zone dans laquelle les rayons qui proviennent de l'astre qu'on observe sont cohérents entre eux).
Le paramètre de Fried possède une valeur dans le visible comprise entre 5 cm au niveau de la mer et 20 cm pour les meilleurs sites d’observation. Sa valeur peut atteindre 60 cm dans l’infrarouge.
Au foyer image, chaque speckle obtenu est de diamètre λ/D avec D le diamètre du télescope et dont la tache de seeing (où se moyennent les speckles) est l'objet de notre projet (d'abord estimée à λ/r0, nous verrons pourquoi cette estimation est inexacte).
Le seeing ε définit la qualité optique du ciel (en pratique il mesure la turbulence atmosphérique). Il se définit à partir du paramètre de structure de l’indice de réfraction :
On peut également le définir à partir du paramètre de Fried :
On notera que dans le modèle de Kolmogorov (cf partie suivante), le seeing est équivalent à la largeur à mi hauteur de la PSF (fonction d’étalement du point) de l’image au foyer du télescope, c’est-à-dire que la taille apparente du plus petit détail observable est équivalente au seeing. La fonction d'étalement du point (ou PSF) est la réponse impulsionnelle d'un système d'imagerie à une source ponctuelle, elle a pour conséquence un étalement du point-source observé et dépend en général de l'appareil optique, mais également des pertubations atmosphériques.