天空中常常会出现许多奇怪的自然现象——极光、雷电、海市蜃楼、光晕和彩虹等。
极光是一种闪烁不定的彩光，它有时火光冲天，有时淡得像一抹残阳，它是太阳发出的许多荷电质点，在地球两极上空同磁场相遇后形成的。
闪电大都发生在热带和温带气温较高的地方，那里阳光强烈，蒸腾作用强，空气迅速上升，湿气遇冷凝集，小水滴扶摇直上，结成冰雹。它们在空气中跳动，时而上升，时而下降，忽儿凝成冰，忽儿化成水，一再循环凝聚，形成雷暴云。
在激烈的活动中，云层电荷发生分裂，上层较小的分子带阳电，下层雨点带阴电。两种电荷发生中和，放出巨大的电火光，先是从云层下端一线白光，向下延伸10多米，接着闪击下垂，片刻间，加粗变亮，再向下伸展100多米。地面上也出现了“流光”，向上跃进，终于同前导闪击相遇，地面和云层间的电路接通了，直冲云层。它速度快，看上去好像是在向下闪。
海市蜃楼通常出现在沙漠和两极地区，温带海面上也常有发生。这是在地面的热空气层和高处冷空气层之间，由于光线的反射和折射所造成的幻景。
光晕，由于在高空或两极地区，常有一种冰结晶体构成薄云，太阳光透过这种云层，光线经过折射或反射后，往往显露出光晕。当月光受到冰结晶体折射时，也会出现光晕。
彩虹是空气中的水滴，起了三棱镜的作用，将阳光的元色分离开来而形成的。而虹霓中的霓由于经过两次反射，它的颜色排列次序，刚好同虹相反。
