Оптические явления возникают при поглощении и рассеивании света в атмосфере, а также при искривлении направления движения светового луча (рефракции).
Радуга рождается на фоне дождевых облаков, в стороне, противоположной Солнцу, дает все цвета видимого солнечного спектра: в наружной дуге — красный, а затем соединенные тончайшими переходами оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. Нередко возникает и дополнительная дуга, где цвета следуют в обратном порядке: от фиолетового к красному, и даже третья и четвертая дуги. Радугу можно наблюдать в брызгах водопада, морского прибоя. Она возникает от преломления, отражения и огибания световыми лучами (дифракция) крохотных водяных капель.
Гало — круги или дуги (части кругов) вокруг Солнца и Луны, светлые столбы или пятна около Луны, «ложные солнца» и др. Гало появляется при отражении или преломлении света кристалликами льда, образующими легкие перистые облака или туман (например, в горах). В прежние времена подобные явления считали предвестниками катастроф, несчастий.
Мираж — видимые мнимые изображения водной поверхности в пустыне, силуэтов городов, деревьев на горизонте, над или под отдаленным реальным предметом. Очертания мнимых предметов обычно искажены. Миражи вызваны рефракцией (искривлением световых лучей) при необычном распределении плотности слоев нагретого воздуха.
Электрические явления в атмосфере чаще всего проявляются в виде гроз с молниями и громом. Молнии—это сильные электрические разряды между грозовыми (кучево-дождевыми) облаками или между облаками и землей. Сопровождающий молнию грохот (гром) возникает от мгновенного расширения воздуха под действием высокой температуры при разряде (25 ООО—30 000°С) и его сжатия при охлаждении. Продолжительность молнии— десятые доли секунды. На всей Земле ежесекундно происходит множество гроз, преимущественно в тропиках, чаще над сушей. Вспышки вдали невидимых и неслышимых молний, освещающие изнутри облака, называются зарницами.
Иногда наблюдаются шаровые молнии — ослепительные, искристые, огненные шары. Они плывут над землей с потоками воздуха, и случается, втягиваются сквозняком в дома, взрываются внутри зданий. Природа их окончательно еще не выяснена.
До сих пор молнии приносят людям немало бед, особенно в сельской местности, горных районах. Чтобы уберечься от них, надо соблюдать в грозу некоторые меры безопасности. Главное правило: избегать возвышенностей или высоких предметов (построек), в особенности стоящих отдельно (деревьев, столбов, амбаров, будок, навесов и т. п.). Опасно находиться на лодках, открытых пляжах и спортивных площадках. Не следует находиться вблизи металлических труб и оград, в грозу ездить на велосипеде, открытой машине, лошади. В небольшом доме надо держаться подальше от окон, печи, не забираться на чердак, проверить надежность заземления радиоантенн и телевизионных антенн. В больших современных домах вы находитесь в безопасности. Человеку, пострадавшему от молнии, необходимо сделать искусственное дыхание.
Радуга—оптическое явление, видимое на фоне завесы дождя в противоположной стороне от солнца. Возникает при преломлении, отражении и дифракции света в каплях дождя.
Полярные сияния — свечение воздуха в высоких слоях атмосферы (до 1000 км), главным образом в приполярных областях, чаще на Севере (северные сияния). По форме и окраске они очень различны — в виде переливающихся голубовато-белых, желтовато-зеленых, красноватых, фиолетовых лент, столбов и др. Вызываются сияния потоком космических заряженных частиц в магнитном поле Земли. Сияния длятся от нескольких десятков минут до нескольких суток.
Полярное сияние — чудесное украшение арктических ночей. Вот как описывал его Ф. Нансен: «Палуба была ярко освещена, и отражение света везде играло на льду. Все небо сверкало, особенно на юге, откуда массы света распространялись высоко кверху. Огненные массы разделились на блестящие разноцветные полосы, которые простирались по небу на юг и на север, переплетаясь между собой самым причудливым образом. Лучи сверкали, отливая необыкновенно чистыми цветами радуги. Это была бесконечная игра ярких красок, превосходящих все, что только можно себе вообразить».