La turbulencia atmosférica se produce debido a que existen bolsas de aire (células de turbulencia) con índices de refracción distintos situadas en el trayecto de propagación del frente de ondas. El parámetro de estructura Cn2 es una medida de la turbulencia ( m-2/3).
Según su origen, existen diferentes tipos de turbulencia:
- Atmosférica: Debida a que existen células de turbulencia con índices de refracción distintos situadas en el trayecto de propagación del frente de ondas.
- Mecánica: Debida a obstáculos tales como edificaciones, terreno irregular, árboles, etc. que intefieren con el flujo normal del viento.
- Convectiva: Típico de las horas diurnas que se forma por el paso de aire frío sobre masas de aire caliente o cuando la radiación solar en el suelo calienta masas de aire.
- Frontal: Se genera por el paso de un frente frío que se desplaza rápidamente ocasionando ráfagas.
Otra fuentes de turbulencia pueden provenir de la cúpula y del espejo del telescopio. Para determinar la turbulencia atmosférica, es fundamental conocer el parámetro de estructura de la turbulencia Cn2 para establecer las condiciones de observación, el diseño de telescopios y óptica adapatativa. Cuanto menor es el valor de Cn2 mejores son las condiciones de observación. Se consider un valor bueno si Cn2 ≤10-17 m-2/3.
Cn2 se usa para obtener otros parámetros de alta resolución espacial, entre otros:
- Parámetro de Fried: r0 = 0.185∙Cn2 λ6/5(∫Cn2(h) dh)-3/5
- Seeing: εFWHM = 5.25∙Cn2 λ-1/5(∫Cn2(h) dh)3/5
- Ángulo isoplanático: θ0 = 0.058∙Cn2 λ6/5(∫h3/5Cn2(h) dh)-3/5
- Tiempo de coherencia: τ0 = 0.058∙Cn2 λ6/5(∫ |V(h)|5/3|Cn2(h) dh)-3/5
El perfil de Cn2 en función de la altura h puede obtenerse usando diferentes instrumentos de forma directa: SCIDAR-ORM, SLODAR, o indirectamente mediante el parámetro de estructura de la temperatura: Cn2(h) = A ∙ P(h)/T2(h) ∙ Ct2(h), donde A es una constante, P la presión, T la temperatura y Ct2 es el parámetro de estructura de la temperatura. Ct2(h) puede obtenerse mediante radiosondeos midiendo las variaciones de temperatura con la presión conforme la radiosonda asciende con la altura h.
La técnica más eficiente y confiable para obtener los perfiles de Cn2(h) es la de G-SCIDAR. La siguiente figura muestra el promedio de los perfiles de Cn2(h) de 140 noches en el ORM:
Contribución de la capa superficial (SL), capa ligada (BL) y atmósfera libre (FA) a la turbulencia. Los valores representan medidas tomadas del 19 al 22 de Julio de 1990 usando mástiles meteorológicos, radiosondeos y SCIDAR-ORM (Vernin, J. & Muñoz-Tuñón, C. 1994).
| Turbulence | SL | BL | FA | Total |
| ∫h1h2 Cn2(h) dh 10-13 m1/3 |
h1=6m h2=12m |
h1=12m h2=1km |
h1=1km h2=20km |
|
| 19-July-1990 | 0.04 | 2.58±0.87 | 1.13 | 3.75 |
| 20-July-1990 | 0.16 | 1.96±0.71 | 0.57 | 2.69 |
| 21-July-1990 | 0.03 | 12.22±6.07 | 3.04 | 15.29 |
| 22-July-1990 | 0.11 | 2.10±0.60 | 1.54 | 3.75 |
| Instrument | Mast | BAlloon | Scidar |
