大气光学是地球大气层独特的光学性质所造成大范围且壮观的光学现象。美丽的蓝色天空是瑞利散射的直接结果，它重新定向了高频（蓝色光）的阳光，使它们重新回到观测者的视野。由于蓝色光比红色光容易散射，当日出和日落时的阳光必须穿透浓厚的大气层时，太阳看起来就呈现偏红的色调。在天空中额外的颗粒会以不同的角度色散不同的颜色的光，在黎明和黄昏创造出多采多姿的发光天空。冰晶和其它颗粒将在大气层中的光线散射，造成晕、晚霞余晖、华 (光象)、云隙光和幻日。这些种现象的变化是由于粒子大小和不同的几何形状。海市蜃楼是光线受到大气层