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Diverses composantes

Les couches turbulentes de l'atmosphère dégradent la qualité d'image. On peut caractériser cette dégradation par différents termes :

L'agitation : la tache image se déplace, à cause des fluctuations d'indice de l'atmosphère perturbée.
La scintillation : même effet que l'agitation, mais selon un point de vue différent, où l'on ne suit pas le déplacement de la tache image. Le flux lumineux en un point donné est modulé dans le temps, car une partie des photons incidents a été déviée.
Le seeing ou qualité d'image : mesure l'élargissement de la tache image.

Le seeing

Un bon seeing dans un bon site astronomique est de l'ordre de 0.5". Un seeing typique en lumière visible est de 1". L'ordre de grandeur du seeing mesure également celui de l'agitation.

On caractérise le seeing par un paramètre, le diamètre de cohérence d_0 . A cause de la turbulence, un grand télescope (de diamètre $\gg$ d_0 ) a une résolution angulaire identique à celle d'un télescope de diamètre d_0 qui ne serait pas affecté par la turbulence. A la longueur d'onde $\lambda$ , le seeing vaut :

$s \ = \ {\lambda\over d_0}$

Rayon de cohérence

Dans le visible, un seeing moyen se caractérise par $d_0(0.5 {\,\mu\mathrm{m}}) \simeq 10 {\,\mathrm{cm}}$ , et un très bon seeing par $d_0(0.5 {\,\mu\mathrm{m}}) \simeq 30 {\,\mathrm{cm}}$ . Le paramètre d_0 est fortement chromatique :

$d_0 (\lambda)\ \propto\ \lambda^{6/5}$

L'augmentation de d_0 dans l'infrarouge conduit à une dégradation de l'image moindre que dans le visible.

Temps de cohérence

Le temps de cohérence associé à d_0 est t_0 tel que :

$t_0\ =\ {d_0\over V}$

où est la vitesse caractéristique du vent. Une application numérique dans un cas moyen $(d_0 =10 {\,\mathrm{cm}}$ , $V = 10 {\,\mathrm{m\,s}}^{-1})$ conduit à $t_0 = 10 {\,\mathrm{ms}}$ . Le traitement de la turbulence par optique adaptative va devoir être mené plus rapidement que cette échelle de temps.