Quando un raggio leggero passa obliquamente attraverso l'atmosfera in direzione verso l'alto, il suo percorso generalmente si piega dal normale .

Ecco perché:

* rifrazione: La flessione della luce mentre passa da un mezzo all'altro si chiama rifrazione. La quantità di flessione dipende dalla differenza negli indici di rifrazione dei due media.

* Gradiente di densità: L'atmosfera terrestre ha una densità decrescente mentre si aumenta. L'aria vicino alla superficie è più densa dell'aria più in alto.

* Legge di Snell: La legge di Snell descrive la relazione tra l'angolo di incidenza, l'angolo di rifrazione e gli indici di rifrazione dei due media. Poiché la luce si sposta da un mezzo più denso (vicino alla superficie) a un mezzo meno denso (più alto nell'atmosfera), si piega lontano dal normale.

In sintesi: Il raggio di luce si piega lontano dal normale perché si sta spostando da un mezzo più denso (atmosfera inferiore) a un mezzo meno denso (atmosfera più alta), facendo accelerare la luce e piegarsi dalla perpendicolare.

Questo fenomeno è il motivo per cui le stelle appaiono più in alto nel cielo di quanto non siano in realtà e perché il sole sembra tramontare più tardi di quanto non faccia effettivamente.