1. Introduction

La réfraction astronomique joue un rôle très important dans la mesure de la position des astres sur la sphère céleste. Elle résulte de la modification de la trajectoire des rayons lumineux à la traversée de l’atmosphère terrestre qui a pour effet d’éloigner la position apparente des corps célestes de leur position vraie. L’écart entre la direction observée et la direction primitive du rayon lumineux varie non seulement avec la distance zénithale mais encore avec les circonstances atmosphériques, avec l’état du baromètre et du thermomètre et avec la distribution des densités dans les couches successives de l’air ; c’est la détermination de ces effets qui fait l’objet de la théorie des réfractions astronomiques.

Depuis la fin du XVIe siècle, avec Tycho Brahé (1546-1601), cet effet n’est plus négligé dans les observations de position surtout avec le gain en précision lié au développement des techniques et méthodes d’observation. La prise en compte de l’effet de réfraction était alors purement empirique, calculée à partir d’observations.

Vers la fin du XVIIe siècle, l’absence d’une théorie précise de la réfraction commença à constituer un réel obstacle à toute amélioration de la précision des observations de position. À l’exception de son premier exemplaire, celui de 1679, la Connaissance des Temps se devait de publier la Table des réfractions en s’efforçant d’être constamment au diapason de l’état de l’art en la matière. Ainsi, durant un peu plus de trois siècles, la Connaissance des Temps publie des Tables avec une précision en constante amélioration : les valeurs des réfractions des premières Tables étaient données à 1ʹ de degré près ;  de nos jours, les Tables - issues de l’une des  meilleures théories de la réfraction, celle de Radau (1889) - sont données avec une précision variant entre 0,01" et 0,1" selon que la distance au zénith est petite ou large.

Nombreux sont ceux qui se sont consacrés à la résolution du problème de la réfraction astronomique. La petite divergence entre ces théories ne se fait sentir qu’après 80° de distance du zénith. Sans la découverte de la loi véritable du décroissement de la température avec l’altitude, il paraissait impossible de faire cesser la multiplication des formules propres à décrire la réfraction astronomique. Durant plus de deux siècles, les théories se sont succédées (Newton, Kramp, Bouguer, Bradley, Simpson, Laplace, Groombridge, Piazzi, Carlini, Young, Brinkley, Oriani, Bessel, Gauss, Ivory, Atkinson, Andoyer, …) mais les Tables des réfractions astronomiques publiées par la Connaissance des Temps proviennent du travail de seulement six auteurs dont les Tables de trois d’entre ont été publiées durant plus d’un siècle : à l’exception notable de Bradley (1765-1808), les tables des réfractions de la Connaissance des Temps ont toutes une origine française : Cassini (1685-1765), La Caille (1760-1766), Laplace (1809-1850), Laplace & Caillet (1851-1914) et finalement Radau (1915 à nos jours). Cette forte stabilité résulte de grandes exigences sur les précisions requises dans le choix des théories. Il faut cependant noter une exception remarquable dans la liste des auteurs de ces Tables, celle de Friedrich Wilhelm Bessel dont les Tables de 1830 étaient incontestablement les meilleures du moment et qui pourtant n’ont jamais trouvées place dans la Connaissance des Temps alors qu’outre-manche elles étaient devenues la référence incontournable. Il est à noter qu’à partir de 1809, avec la publication des Tables de Laplace – valables dans des conditions normales de température et de pression - étaient toujours jointes des tables de corrections nécessaires pour toutes variations du baromètre  et du thermomètre.