¿La atmósfera terrestre actúa como una lente esférica y refracta la luz del espacio?

Si es así, ¿cuánto "estropea" la vista de las estrellas y las galaxias, etc.?

Hay varios problemas muy diferentes relacionados con su pregunta. Vamos a abordarlos uno por uno.

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refracción atmosférica

Sí, la atmósfera de la Tierra refracta la luz. Un efecto notable es que los objetos cerca del horizonte aparecen más altos de lo que deberían ser.

Por lo tanto, el Sol (o cualquier otro objeto) sale antes de lo que debería y se pone más tarde.

http://en.wikipedia.org/wiki/Refracción_atmosférica

Afecta a la astrometría, porque confunde las coordenadas de los objetos cerca del horizonte. Aparte de eso, no causa gran daño a la astronomía.

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Y luego hay varios efectos nocivos para la astronomía:

1. Ver

Lo que llamamos en astronomía "ver" es solo turbulencia de aire. Debido a que el aire se mueve debido al calor, distorsiona la imagen continuamente. Así es como se ve la Luna en un telescopio: observe el cambio debido a la vista (GIF animado, vuelva a cargar si no se mueve o abra en una nueva pestaña):

Si viviéramos en el vacío, esa imagen sería estática y perfectamente clara. Pero la turbulencia causa el cambio. Además, provoca un desenfoque: la imagen es menos nítida de lo que podría ser. También es lo que hace que las estrellas "brillen".

Es básicamente el mismo fenómeno que ves en verano a lo largo de las paredes calientes de una casa bajo la luz del sol: el mismo efecto brillante de la imagen vista a través del aire caliente que asciende a lo largo de las paredes.

Para los astrónomos aficionados, ver afecta objetivos de alta resolución como planetas, la Luna, estrellas dobles. No afecta a los objetivos que se perciben como de "baja resolución" en un telescopio amateur: galaxias, nebulosas, cúmulos estelares.

Más lectura:

http://en.wikipedia.org/wiki/Astronomical_seeing

Dado que ver depende del clima, se puede predecir hasta cierto punto:

http://cleardarksky.com/csk/

2. Contaminación lumínica

La atmósfera también dispersa y refleja la luz hacia la Tierra. Todas las luces de la ciudad a tu alrededor se dispersan por la neblina y el polvo en el aire, y parte de esa luz vuelve a caer en tu ojo, creando una especie de "niebla ligera".

Como resultado, los objetos que no son demasiado brillantes quedan enmascarados por la contaminación lumínica y se vuelven menos visibles o incluso invisibles.

Un telescopio más grande lo ayudará a atravesar la neblina de contaminación lumínica, pero solo hasta cierto punto. La mejor forma de ver objetos tenues es colocar el visor en el automóvil y alejarse de la ciudad.

Aquí hay un mapa de contaminación lumínica:

http://www.jshine.net/astronomy/dark_sky/

Para los astrónomos aficionados, la contaminación lumínica afecta a las "débiles manchas borrosas": galaxias, nebulosas, cúmulos de estrellas. No tiene ningún efecto sobre objetos brillantes como: planetas, la Luna, muchas estrellas dobles.

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Otras formas en que la atmósfera puede afectar negativamente las observaciones:

• nubes - esta es una obvia

• transparencia - diferente de las nubes, incluye neblina, polvo, partículas, vapor de agua. Afecta a objetos de bajo contraste como las galaxias.

No actúa como una lente sólida, porque no tiene una superficie límite. En cambio, la densidad de la atmósfera varía lentamente con la altitud.

Dado que su índice de refracción es muy cercano a 1, apenas se nota ninguna refracción. Lo notarás principalmente en el horizonte.

Los tres efectos principales de la atmósfera son

1. Enrojecimiento, causado por dispersión diferencial en las longitudes de onda

2. Absorción

3. Ver (disco de Airy)