La scintillation des étoiles résulte de l'action de la réfraction par l'atmosphère et elle est très facile à observer : il suffit d'observer à l'œil nu une étoile brillante quand elle se trouve bas sur l'horizon. Par exemple, Sirius, l'étoile la plus brillante du ciel, en montre deux effets visibles à l'œil nu, et de façon plus aisée avec des jumelles : la variation de son éclat et la décomposition de sa lumière en toutes les couleurs de l'arc-en-ciel. Le second point peut être mis en évidence simplement en photographiant l'étoile avec une pose longue (quelques secondes) et en déplaçant rapidement l'objectif photographique. Ainsi, les changements très rapides de couleur s'étalent sur une grande étendue au lieu de se superposer au même endroit (image 1).

Les perturbations subies par un rayon lumineux lors de son passage dans l'atmosphère sont le résultat d'innombrables variations de la réfraction par l'air traversé tout au long de son parcours. Comme l'explique Daniel Bonneau dans son article Les effets optiques de la turbulence atmosphérique dans les images astronomiques¹, l'atmosphère peut être considérée comme une accumulation de gouttes d'air de température variée qui, chacune, aura un indice de réfraction différent de ses voisines. La lumière en subira autant de perturbations, et l'image de l'étoile connaîtra à la fois une variation de son éclat et une variation de sa position. Cette agitation spatiale n'est pas visible à l'œil nu et nécessite un télescope pour être détectée.