Atmosféra nás chráni pred korpuskulárnym aj pred silným krátkovlnovým elektromagnetickým žiarením Slnka, ktoré pri prechode atmosférou, zrážkami s jej atómami a molekulami, postupne stráca svoju energiu. V atmosfére zanikajú a vyparujú sa aj drobné úlomky medziplanetárnej hmoty, ktoré by inak neprestajne dopadali na povrch Zeme a znepríjemňovali by nám život. Ich prelet atmosférou vidieť ako svetelné stopy, meteory.
Pri rekombinácii slnečným vetrom ionizovaných atómov a molekúl atmosféry vzniká žiarenie, ktoré pozorujeme ako polárnu žiaru. Farba polárnej žiary závisí od zloženia atmosférických vrstiev, v ktorých vzniká. Obyčajne býva žltozelená až zelená.
Ale vyskytuje sa i červená, modrá a fialová. Tvar polárnej žiary je rozmanitý, od jednoduchých svetelných pásov a súvislých farebných plôch až po pohybujúce sa drapérie.
Najčastejšie sa polárne žiary vyskytujú vo výškach 80 – 400 km, ale nie zriedkavo ich vidieť aj vo výškach nad 1 000 km. Častice slnečného vetra sa vzhľadom na svoj elektrický náboj pohybujú väčšinou pozdĺž siločiar zemského magnetického poľa k jeho pólom. Najviac polárnych žiar vzniká preto v polárnych oblastiach. Veľmi rýchle častice slnečného vetra prenikajú do nižších vrstiev atmosféry aj v stredných zemepisných šírkach, dokonca i v rovníkových oblastiach, kde tiež vytvárajú polárne žiary, zvyčajne v období veľkej slnečnej aktivity. Preto občas možno polárnu žiaru vidieť i u nás. Najviac polárnych žiar vzniká v období maxima slnečných škvŕn a pri slnečných chromosferických erupciách.
Svetlo nočnej oblohy zapríčiňuje z väčšej časti rovnaký mechanizmus ako polárne žiary. Rekombinácia ionizovaných atómov a molekúl atmosféry vo výškach 70 – 2 000 km prebieha aj v nočných hodinách a prejavuje sa slabým žiarením nočnej oblohy. Intenzita žiarenia vzrastá smerom k pólom a je úmerná slnečnej aktivite. K svetlu nočnej oblohy prispieva aj zodiakálne svetlo a rozptýlene svetlo hviezd na čiastočkách atmosféry.
Za ochrannú službu si však atmosféra vyberá svoju daň: prekáža nám pri pozorovaní telies na oblohe. Neprepúšťa všetko ich žiarenie a i to, ktoré prepustí zoslabuje. Pre viditeľné svetlo je atmosféra navyše opticky nehomogénnym prostredím. Svetelné lúče sa na časticiach atmosféry mnohonásobne lámu a odrážajú. Celú sériu pekných svetelných úkazov v atmosfére vytvára lom a odraz slnečného a mesačného svetla na vodných kvapôčkach a ľadových kryštálikoch. Pretože pri lome svetla vzniká jeho rozklad na jednoduché farebné zložky, počnúc od červenej cez oranžovú, žltú, zelenú, modrú až k fialovej, vidíme všetky tieto úkazy farebne. Dúha je jedným z najznámejších z nich. Vzniká lomom a odrazom slnečného svetla na kvapôčkach vody. Môžeme ju vidieť vždy po daždi, keď je Slnko nad obzorom, tým je dúhový oblúk nižšie ako 42°. Malú dúhu môžeme zazrieť aj na kvapôčkach sprchou rozprášenej vody na kúpalisku. Vzhľadom na charakter lomu a odrazu svetla na vodných kvapôčkach dúha vzniká vždy v časti oblohy oproti Slnku. 
Za modrú dennú oblohu vďačíme rozptylu slnečného svetla na časticiach atmosféry. Pretože rozptyl svetla vzrastá so zmenšujúcou sa vlnovou dĺžkou svetla, zo slnečného svetla sa najviac rozptyľuje modré. Slnko však vidíme na oblohe žlté jednak preto, že v jeho svetle prevláda žltá farba, a jednak preto, že atmosféra ju rozptyľuje menej ako modrú.
Atmosfére vďačíme i za trblietavé svetlo hviezd. Hviezdy na rozdiel od planét nežiaria pokojným svetlom. Zdá sa nám akoby nepravidelne, v krátkych intervaloch pohasínali a hneď nato sa zase rozsvecovali. Jasné hviezdy nízko nad obzorom dokonca menia i svoju farbu. Hviezdy sa veľmi silno a farbisto trbliecu za mrazivých nocí, za vetra a po daždi.
Trblietanie hviezd spôsobuje mnohonásobný lom a odraz ich svetla v atmosfére. V závislosti od počtu lomov a odrazov lúča svetla sa mení jeho intenzita. A keďže pri lome sa svetlo navyše rozkladá na farebné zložky, mení sa s výkyvmi jasnosti svetelného lpča aj jeho zafarbenie. Pretože hviezda je bodovým zdrojom svetla, trbliece sa. Planéty sú k nám bližšie ako hviezdy. Preto ich na oblohe vidíme ako žiariace disky veľmi malých rozmerov.
V skutočnosti planéty pre ich značnú jasnosť vnímame tiež iba ako bodové zdroje. Jednotlivé body disku planéty sa trbliecu a menia farby podobne ako hviezdy, lenže v rozličných časových okamihoch, nezávisle jeden od druhého. Trblietajúce sa body disku sa vzájomne dopĺňajú, takže ani intenzita, ani farba planéty sa nemení.