由于地球引力的作用，大气层中的空气密度是不均匀的，越接近地面密度越大。中午，太阳在天顶时，光线从垂直方向射向大气层，几乎不发生折射现象。而早晨和傍晚，太阳光是斜着通过密度不均的大气层的，就会产生明显的折射现象。这种折射越近地面越强，因而，从太阳这个巨大火球下部边缘射来的光线，比它上部边缘射来的光线折射得厉害，下缘也就比上缘抬高的更显著一些。初略估计，可使太阳的垂直方向比水平方向缩短约五分之一，于是，我们看到太阳的“脸蛋儿”成了扁圆的椭球了。
同时，地球周围的大气并不是静止不动的，空气不停的流动会引起大气层里温度和空气密度的变化，犹如烛焰上方空气的温度时时刻刻在变化着，光线穿过这种密度变化不规则的空气时，产生的折射现象叫做“反常折射”。当太阳光穿过这“动荡不定”的大气层时，光线的折射程度各不相同，时而会聚时而又分散，使光的传播方向不断改变，看上去就像在“抖动”一样。
