Dyspersja prędkości fali e-m wpadającej w atmosfer, spowodowana wzrostem jej gęstości, prowadzi do zmiany jej kierunku (rysunek);
; 
-- pierwotna odległość zenitalna,
przed wejściem w atmosferę, 
-- obserwowana odległość zenitalna, zniekształcona
przez refrakcję (rysunek)
, przy horyzoncie 
W ciągu dnia tarcza słoneczna ma kształt okręgu, natomiast w pobliżu horyzontu, gdy nasila się zjawisko załamania w gęstych warstwach atmosfery, tarcza słońca ulega spłaszczeniu i przypomina zniekształconą elipsę.