极光
极光属于一种大气光学现象。当太阳黑子、耀斑剧烈活动时，太阳放射出大量强烈的带电粒子流，顺着地磁场的磁力线向南北两极移动，它以极快的速度侵入地球大气的上层，其能量相当于几万或几十万颗氢弹爆炸的威力。由于带电粒子速度很快，碰撞空气中的原子时，原子外层的电子便获得能量。当这些电子获得的能量释放出来，便会辐射出一种可见的光束，这种迷人的色彩就是极光。
地球的两极分布两个大磁场，带电粒子流由于地球磁场的影响，飞行路线偏向两极，两极地区形成的粒子流较中纬度更多，在高纬度地区人们能观察到极光的机会更多些。出现在北极的叫北极光，出现在南极的叫南极光。
极光通常呈带状、弧状、幕状或放射状等各种形状。由于空气中含有氢、氧、氮、氦、氖、氩等气体，在带电粒子流的作用下，各种不同气体便发出不同的光。比如氖气发出红光，氩气发出蓝光……因此极光的颜色也是丰富多彩、变幻无穷的。极光往往突然出现，连续一段时间以后又突然消失。
在瑞典、挪威、俄罗斯和加拿大北部，一年可以看到100次左右的极光，出现的时间大多在春季和秋季。在加拿大北部的赫德森湾地区，每年见到的极光多达240次左右。我国最北部的黑龙江省漠河地区，人们常常可以看到五彩斑斓的极光。
海市蜃楼
在炎热的夏季或沙漠地区，当近地面的空气被太阳猛烈照射时，温度升得很高，空气密度变小了，而上层的空气仍然偏冷，空气密度也大，这样由远方物体各点所投射的光线在穿过密度不同的空气层时，就要向远离法线的方向折射。当光线快射到地球表面时，就会发生全反射，于是远处物体上下各点所投射的光线就沿下凹的路径到达观察者眼中，出现“海市蜃楼”。而在地面较强的逆温地区，尤其是在冷海面或极地冰雪覆盖的地区，由于底层空气密度很大，而上层空气密度很小，这种上疏下密的空气就能使物体投射的光线经过它产生折射和全反射现象，以致出现“海市蜃楼”的景象。
虹和霓
虹是光线以一定角度照在水滴上所发生的折射、分光、内反射、再折射等形成的大气光象，光线如果照射到雨滴，在雨滴内会发生折射，各种颜色的光发生偏离、其中紫色光的折射程度最大，红色光的折射最小，其他各色光则介乎于两者之间，折射光线经雨滴的后缘内反射后，再经过雨滴和大气折射到我们的眼里，由于空气中飘浮的雨滴很多，所以当我们仰望天空时，同一弧线上的雨滴所折射出的不同颜色的光线角度相同，于是我们就看到了内紫外红的彩色光带，即彩虹。
有时在虹的外侧还能看到第二道虹，这就是霓，它的光彩比第一道虹稍淡，色序是外紫内红。称为副虹或霓。
霓和虹的不同点是光线在雨点内产生二次内反射，因此光线通过雨滴后射到我们眼帘时，光弧色带就与虹正好相反。
晴朗的天空为什么呈现蓝色
太阳光透射大气后，遇到大气分子和浮游在大气中的颗粒就会发生散射。这些大气分子就变成了一个散射光的光源。它们向各个方向放出光来。在太阳光谱中，紫、蓝、青等颜色的波长较短，它们最容易被大气分子和微粒散射出来。波长较长的如红、橙、黄等颜色的光波透射力最强，它们能穿透大气分子而保持原来的前进方向。这样光波的分离作用就此发生了，而颜色也就出现了。
日、月、晕环是怎样产生的
晕是日、月光穿过卷层云时，受到冰晶的折射或反射而形成的，当光线射入卷层云中的冰晶后，经过两次折射，分散成不同方向的各色光，实际上，有卷层云时，天空飘浮无数的冰晶，在太阳周围的同一圆圈上的冰晶，都能将同颜色的光折射到我们的眼睛里来而形成内红外紫的晕环。天空中有由冰晶组成的卷层云时，往往在日、月周围会出现一个或两个以上以日、月为中心、内红外紫的彩色光环、有时还会出现很多彩色或白色的光点和光弧，这些光环、光点和光弧统称为晕。
