Sóng phát quang, từng xuất hiện tại bãi biển Manasquan (New Jersey, Mỹ), bãi biển Torrey Pines (California, Mỹ), đầm sáng (Jamaica), hồ Gippsland (Australia), bờ biển Andaman (Thái Lan), vịnh Toyama ( Nhật Bản) và Zeebrugge (Bỉ). Đây là hiện tượng thiên nhiên có tên phát quang sinh học do sinh vật sống là các phù du bị xáo trộn tạo ra.
Hiện tượng mây cầu vồng hay cầu vồng lửa là một trong những hiện tượng thiên nhiên đẹp và rất ấn tượng. Theo tìm hiểu, hiện tượng quang học này hình thành từ sự khúc xạ của ánh sáng Mặt Trời, đôi khi là Mặt Trăng, qua các tinh thể băng đá lơ lửng trong không khí. Mặt Trời khi đó phải ở vị trí rất cao, khoảng 58 độ so với đường chân trời hoặc cao hơn.
Xoáy nước tử thần Maelstroms, là xoáy nước rất mạnh mẽ xảy ra ở mọi vùng biển và đại dương. Chúng thường được tạo ra bởi các đợt thủy triều mạnh và có thể đạt tốc độ lên đến 40 km/h
Hiện tượng lửa xanh là hiện tượng xảy ra do sự đốt cháy khí lưu huỳnh nổi lên từ các vết nứt trên núi lửa. Một số khí ngưng tụ thành dạng lỏng và vẫn bị đốt cháy, biến thành màu xanh đẹp ma mị.
Bão Supercell có hình dạng đẹp, hùng vĩ khi nhìn từ khoảng cách an toàn và là đối tượng được nhiều nhiếp ảnh gia săn đuổi. Đây là một hiện tượng bão hiếm gặp, với những đám mây xoay liên tục theo chiều thẳng đứng kèm theo mưa đá, gió lớn và sét. Còn được mệnh danh là "mẹ của vòi rồng" vì có khả năng tạo ra lốc xoáy.
Sét Catatumbo, là một hiện tượng khí quyển ở Venezuela. Chỉ xảy ra trên đỉnh núi sông Catatumbo nơi nó đổ vào Hồ Maracaibo. Với những tia sét mạnh xảy ra thường xuyên bên trên một diện tích nhỏ, nơi này được coi như là nơi tạo ra ozone (ở tầng đối lưu) nhiều nhất thế giới.
Mây dạng thấu kính rất hiếm gặp, thường xuất hiện dọc theo các dãy núi cao và chỗ khuất gió bên sườn núi, nhất là khi có một dòng không khí khô và ẩm ổn định bay ngang qua ngọn núi hay đồi. Khi lớp không khí ẩm bị đẩy lên cao và đạt đến một điểm bão hòa, nó cô đọng lại thành những đám mây. Do hình dạng như một chiếc đĩa, mây dạng thấu kính thường bị nhầm lẫn với đĩa bay.
Cực quang phương Bắc, xảy ra do sự va chạm của các hạt tích điện khi từ trường bị quấy nhiễu bởi gió mặt trời.
Bong bóng mêtan đông lạnh, là loại bong bóng khí mê-tan phát ra bởi các cây mục nát đang bị kẹt ngay dưới bề mặt của hồ khi nó bắt đầu đóng băng.
Mây Mammatus hay "mây vảy rồng" là một thuật ngữ khí tượng học nói đến những đám mây hình cầu kỳ lạ trên thế giới. Được tạo ra bởi nhiều bọng mây nhỏ tụ lại, tạo thành một mảng mây rộng lớn, lơ lửng, dày đặc, trải dài tới hàng trăm mét trên bầu trời. Theo các nhà thiên văn học, những đám mây Mammatus là dấu hiệu của cơn giông bão lớn, kèm theo sấm sét trong các tháng có thời tiết nóng, ấm.
Sét đánh trên miệng núi lửa, xảy ra khi tro, các mảnh đá và các hạt băng trong một đám núi lửa va chạm, tạo ra đủ điện tích tĩnh để tạo ra sét.
Mây xà cừ hay mây tầng bình lưu vùng cực là một dạng mây nhiều màu sắc, óng ánh như ngọc trai, xuất hiện tại tầng bình lưu vùng cực về mùa đông, ở cao độ khoảng 15.000–25.000m. Không giống như hầu hết các dạng mây khác, mây xà cừ được hình thành trong điều kiện rất lạnh và nhận ánh sáng mặt trời từ dưới chân trời.
Cầu vồng đỏ là hiện tượng quang học và khí tượng khá hiếm, lần nào xuất hiện cũng gây xôn xao dư luận. Về cơ bản, cầu vồng đỏ giống như một cầu vồng bình thường, hình thành bởi sự khúc xạ ánh sáng trong những giọt nước, nhưng vì ánh sáng mặt trời này rất gần với đường chân trời, nên tạo ra cầu vồng đỏ. Trong điều kiện ánh sáng yếu, hiệu ứng của cầu vồng đỏ có thể rất ấn tượng.
Mây tận thế Asperitas, thường có vị trí thấp, hình thành bởi các mặt trận thời tiết tạo thành các con sóng nhấp nhô trong bầu khí quyển.
Hiện tượng thiên nhiên trụ cột ánh sáng là một hiện tượng quang học khí quyển, có thể xảy ra ở bất kỳ nơi nào trên thế giới trong điều kiện phù hợp. Những dải ánh sáng thẳng đứng này được tạo ra bởi ánh sáng tự nhiên hoặc nhân tạo phản chiếu trong nhiều tinh thể băng nhỏ trôi nổi tương đối gần mặt đất.
