在一定的條件下，人對物體的視覺會發生錯覺。我們平時都有這樣的經驗：一個物體處在一些小的物體中間，就會顯得大些；而處在一些大的物體中間就會顯得小些。
大陽在初升和將落時，地平線上只有一角天空，而且附近又有樹木、房屋等做它的背襯，而太陽在頭頂上時，大得無比的天空做它的背襯，所以太陽在頭頂上時顯得小了。
還有一個現象，就是我們看白色圖形，總比看同樣大小的黑色圖形要大些，這在物理學上稱「光滲作用」。
當太陽初升和將落時，四周的天空是暗沉沉的，太陽顯得特別明亮；而在頭頂時，四周天已很明亮，相對之下，太陽與背襯的亮度相差沒有那樣懸殊，這也使我們看起來太陽在初升和將落時顯得大些。所以這是眼睛的錯覺。
太陽在初升和將落時看起來除了會感到大些以外，還能看到要比平時扁些。這兩種現象性質是不同的，看起來大些是錯覺，看起來扁些是由於大氣折射的影響。據測量，落山時的太陽在垂直方向的直徑，比水平方向的直徑縮短了大約五分之一。
一束光線在兩種密度不同的物質裡傳播時，方向會發生改變，這是光的折射現象。
陽光通過近於真空的宇宙空間到達地球的大氣裡，由於地球大氣高空稀薄，下層稠密，從上到下密度逐漸改變，所以陽光在大氣裡傳播的時候逐漸改變方向，稍稍向下彎曲。穿過的大氣層越厚，彎曲得就越加厲害。
因為大氣層是緊緊包在地球周圍的，從地平線方向斜射過來的陽光所穿過的大氣層特別厚，所以初升和將落時的太陽，顯著地受到大氣折射影響，看上去好像是位置抬高了一些。實際上這時太陽還沒有升到地平線上面或已經落到地平線下面去了，不過看起來卻好像在地平線上一樣。
大氣折射的影響對於太陽的上緣和下緣是不相同的。太陽的下緣比上緣更先接近地平線，因而受到的影響也更大，下緣比上緣抬高得更加顯著，這就使垂直方向的太陽直徑縮短了。
天文臺經過長期的精密觀測，發現太陽在地平線上時，大氣折射使太陽下緣抬高了35分(角度)而上緣則只抬高29分，相差6分。太陽的角直徑平均是32分。所以這時太陽的垂直直徑比水平直徑縮短了大約五分之一，看起來整個太陽就變成扁圓的了。
月亮在初升和將落時，也會出現這樣的現象，其原因相同。