大氣光學是對大氣或大氣過程產物的光學特性的研究…… [包括] 超出肉眼可辨別的時間和空間分辨率。 氣象光學是大氣光學的一部分，與研究肉眼可觀察到的模式有關。 然而，這兩個術語有時可以互換使用。

氣象光學現象，如本文所述，關注地球大氣的光學特性如何引起廣泛的光學現象和視覺感知現象。氣象現象的例子包括：

• 天空的藍色。 這是來自瑞利散射，它將更高頻率/更短波長（藍色）的陽光重定向回觀察者的視野。
• 透過厚厚的大氣層觀察到的太陽呈淡紅色，如在日出或日落時。 這是因為紅光的散射比藍光少。 紅光到達觀察者的眼睛，而藍光則散射到視線之外。
• 天空中的其他顏色，例如黃昏和黎明時發光的天空。 這些來自天空中的額外顆粒物，它們以不同的角度散射不同的顏色。
• 光暈、余輝、日冕和太陽狗。 這些來自冰晶和大氣中其他粒子的散射或折射。 它們取決于不同的顆粒大小和幾何形狀。
• 海市蜃樓。 這些是光線由于空氣折射率的熱變化而彎曲的光學現象，產生遠處物體的位移或嚴重扭曲的圖像。 與此相關的其他光學現象包括 Novaya Zemlya 效應，即太陽升起或落下的時間似乎比預測的形狀扭曲。 一種稱為 Fata Morgana 的壯觀折射形式會隨著溫度反轉而發生，其中地平線上或什至地平線以外的物體（例如島嶼、懸崖、船只和冰山）看起來拉長和升高，就像童話中的城堡。< /li>
• 彩虹。 這些是雨滴中光的內部反射和色散折射的結合結果。 因為彩虹是在太陽對面的天空中看到的，所以太陽離地平線越近，彩虹就越明顯。 例如，如果太陽在頭頂上方，任何可能出現的彩虹都會出現在觀察者的腳邊，很難看到，并且在觀察者的眼睛和地面之間只有很少的雨滴，使得任何彩虹都非常稀疏。< /li>

其他值得注意的現象是因為它們是視覺錯覺的形式，包括：

• 黃昏射線，
• 反黃昏射線，和
• 太陽和月亮等天體的表觀大小。

一本關于氣象光學的書出版于 16 世紀，但自 1950 年左右以來，已有大量關于該主題的書籍。該主題因 1954 年 Marcel Minnaert 的《露天的光與色彩》一書的廣泛發行而流行起來 .

在光學之書（公元 1011-22 年）中，伊本海賽姆認為視覺發生在大腦中，個人經歷會影響人們看到什么以及他們如何看，并且視覺和感知是主觀的。 與托勒密的折射理論爭論為什么人們在地平線上看到的太陽和月亮比在天空中更高的時候更大，他根據感知而不是真實的放大重新定義了這個問題。 他說，判斷一個物體的距離取決于在物體和觀察者之間有一個不間斷的插入物體序列。 然而，對于月球，沒有任何干預對象。 因此，由于物體的大小取決于其觀測距離，在這種情況下是不準確的，因此月亮在地平線上顯得更大。 通過 Roger Bacon、John Pecham 和 Witelo 基于 Ibn al-Haytham 解釋的作品，月亮錯覺逐漸被接受為一種心理現象，而托勒密的理論在 17 世紀被拒絕了。

100 多年來 多年來，對月球錯覺的研究一直由視覺科學家進行，他們總是專門研究人類感知的心理學家。 在回顧了他們 2002 年出版的《月球錯覺之謎》一書中的許多不同解釋后，羅斯和普拉格得出結論：沒有任何一種理論能夠獲勝。

來自天空的光是陽光的瑞利散射的結果，這導致人眼感知到藍色。 在陽光明媚的日子里，瑞利散射使天空呈藍色漸變，天頂附近最暗，地平線附近最亮。 從頭頂射入的光線遇到的氣團比沿水平路徑射入的光線遇到的氣團多 1?38。