turbolenza atmosferica

turbolenza atmosferica

Movimenti caotici delle masse d’aria dell’atmosfera terrestre determinati, in ultima analisi, dai gradienti di temperatura e dalle trasformazioni termodinamiche cui le masse d’aria sono soggette. Si tratta generalmente di movimenti termici convettivi verticali o scorrimenti laminari, che avvengono su varie scale. La turbolenza atmosferica deteriora la qualità dell’osservazione astronomica effettuata con i telescopi terrestri: le rapide variazioni di densità, e quindi di indice di rifrazione, degli strati turbolenti di aria deformano l’immagine di un oggetto celeste osservato, per es. una stella. I singoli raggi provenienti dalla stella subiscono perturbazioni durante il loro cammino, in fase e in direzione: l’effetto risultante consiste in una fluttuazione d’intensità accompagnata da rapidi movimenti del baricentro luminoso e da variazioni di dimensione dell’oggetto celeste. La deformazione dell’immagine viene espressa (in secondi d’arco) come risoluzione di un’immagine astronomica in rapporto alla risoluzione dovuta alla diffrazione prodotta dalle dimensioni finite dello specchio del telescopio: nei migliori siti idonei alle osservazioni astronomiche (atmosfera serena ad alta quota) e nelle notti più favorevoli, esso si riduce a pochi decimi di secondo d’arco. Lo sviluppo di tecniche di ricostruzione dell’immagine in tempi molto rapidi, paragonabili a quelli delle fluttuazioni atmosferiche, migliora la qualità dell’osservazione da terra. Quantitativamente, la deformazione dell’immagine (seeing) è legata al parametro di Fried, r₀, equivalente alla dimensione lineare dell’area di coerenza spaziale per una definita lunghezza d’onda; il seeing, o angolo di seeing, è pari al rapporto tra la lunghezza d’onda λ e il parametro di Fried. Nel visibile, il valore di r₀ può essere dell’ordine della decina di centimetri e conseguentemente il seeing raggiunge il valore di qualche secondo d’arco. Il seeing diventa trascurabile con l’aumentare della lunghezza d’onda, poiché r₀ cresce come λ^6/5.

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