只有通过科学仪器的精密测量才能观察到。一个着名的观测是日食期间观察到星光的偏折，这证明了相对论理论预测的空间弯曲。
大气层中的光学现象.
因气体分子形成.日光穿过大气层时，因空气分子发生瑞利散射，所以晴天的天空是蓝色的，夕阳是红色的。当来自太阳的带电粒子（太阳风）与极地的高层大气中的原子和分子碰撞会产生极光，类似的还有气辉现象。
因小水滴形成.太阳光经过大气中的小水滴折射和反射后会形成各种光学现象：一个常见的例子是彩虹，其它的如晚