Déviation de la lumière
L'atmosphère terrestre trouble la vision que l'on a des objets célestes. Pour une étoile, cela conduit à une image scintillante, mobile. Pour un objet étendu comme le soleil, que l'on s'attend à voir tel un disque, la traversée d'une large couche atmosphérique, au lever, et encore plus au coucher en présence d'importants gradients thermiques, conduit à une image très déformée et variable.
Pour l'observation astronomique, ces perturbations sont fortement gênantes (mais on les élimine en ne menant pas d'observations sur l'horizon... sauf si les circonstances l'imposent).
Dans un milieu non turbulent
Dans le vide ou tout milieu homogène, la lumière d'un objet non résolu à l'infini, par exemple une étoile, se propage comme une onde plane. Les surfaces d'onde se déplacent sans perturbation jusqu'à la pupille d'entrée du collecteur, qui transforme l'onde plane en onde sphérique.
Turbulence
Dans un milieu inhomogène ou turbulent, les variations d'indice le long du trajet optique déphasent tout rayon par rapport à ses voisins. Ceci conduit à la déformation progressive du front d'onde collecté : initialement plan, pour un objet à l'infini, il se bosselle peu à peu.
Les variations de phase correspondant rendent la pupille partiellement incohérente. La figure de diffraction en est modifiée : des tavelures apparaissent, animées de mouvements également aléatoires.
