Rayons solaires：太阳光线 示意图：大气层隔开了太空与地面。 对于A点的观察者而言，漫射太阳光线的大气层在平面H上方形成了一道灿烂的“面纱”，掩盖住了星辰的光芒。 对于B点的观察者而言，在黑暗中，太阳光仍斜斜照亮了大气层的某一部分，形成了对应于角a的黄昏的弧圈。星星在天空中的其他区域出现，并且在任何方向都能被看到。此时，如果B沿着箭头方向奔跑到某点，他将发现此处的地平线脱离了大气的照明范围。

地平线上的太阳摄影。变形的太阳非常明显地显示了大气层的不均匀性。

大气层是天文学家的敌人，云彩是影响因子之一。我们都知道，层叠的乌云如同天花板，使阳光无法穿透，但即便是被比作玻璃窗的纯净白云也不完全是透明的——它吸收了很大比例的光线；此外，由于大气层就像棱镜一样，会对光线产生各种折射效应，当所观测的天体接近地平线时，吸收和折射的效果会更加明显，因为在这一条件下，观测天体所要穿过的大气层会越来越厚。我们经常用观看日落来为这些现象提供基本的证据。当这轮耀眼的圆盘升到天空中的某个高度时，就开始坠向地平线，在这一过程中，其亮度会缓慢降低，同时圆盘明显变扁，甚至形状经常变得很奇怪。太阳的变形表明，即便折射是普遍存在的，其效果也是不一样的。事实上，大气层非常不均匀，它是一种带有尘埃杂质的介质，其中分布着密度不一的温度层，在气流影响下尘埃杂质的运动或混合产生了无数不均匀的、细微的折射效应，这些折射效应对光线的行进造成了不同的影响，因此在穿透这样一种介质时，天体不会保持形象一成不变，而是自发地摇晃、沸腾、起伏，仿佛在穿越短暂而迅疾的波浪。这就是星辰闪烁的原因，同时这也是最影响天文望远精度的因素。这些因素阻碍了天文仪器的充分应用，否则一个大型仪器的正常放大率就足以满足人类的研究和应用，更不用提它的最大效能了。自然，被观察的天体越是接近地平线，就越容易受到大气扰动。

在某些方面，大气层对其他观测手段的干扰更大。这些观测手段配合光学仪器的力量，完善了人眼能力，有效协助了人类对天外世界的研究，它们便是摄影术和光谱分析。这些技术自19世纪中期便被人类应用并不断得到改进，现在，人们在这方面已经取得了非凡的进展。