वायुमंडल की परतों का घनत्व भिन्न-भिन्न होने से उनका अपवर्तनांक भिन्न-भिन्न होता है, जिससे तारों से आने वाला प्रकाश वायुमंडल की विभिन्न परतों से गुजरने के कारण अपने पथ से विचलित होता रहता है, इसी कारण तारे टिमटिमाते हुए नजर आते हैं। तारे वास्तव में टिमटिमाते नहीं हैं। यह सिर्फ वायुमंडल का प्रभाव है।
यह अपवर्तन तारों की रोशनी को एक क्षण के लिए चमकदार और फिर मंद बना देता है।
तारे जितने दूर होंगे, वे उतने ही अधिक टिमटिमाएंगे। ऐसा इसलिए है क्योंकि उनकी रोशनी को वायुमंडल की अधिक परतों से गुजरना पड़ता है, जिससे यह अधिक बार मुड़ती और बिखरती है।
ग्रह, जो तारों की तुलना में पृथ्वी के करीब हैं, वे टिमटिमाते नहीं हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि उनकी रोशनी वायुमंडल द्वारा उतनी बार अपवर्तित नहीं होती है।