Мерехтіння зірок – випадкові зміни світла зірок, зумовлені, головним чином, турбулентністю атмосфери – аномальною атмосферною рефракцією. Амплітуда змін блиску під час мерехтіння дуже залежить від стану атмосфери і збільшується зі зростанням зенітної відстані.
Нам здається, що зірки мерехтять червоним і синім через сцинтиляцію — спотворення зоряного світла, викликаного нерівностями в атмосфері. Повітря не статичне; він рухається і завихрюється, заломлюючи світлові хвилі різної довжини. В результаті здається, що зірки змінюють колір.
Повітря заломлює світло по-різному залежно від температури. При проходженні світла з шару повітря меншої щільності шар більшої щільності починається мерехтіння світла. При цьому контури зірок стають розпливчастими, зображення збільшуються. Інтенсивність випромінювання зірок, тобто їхня яскравість, змінюється.
Вона складається з різних шарів, які відрізняються щільністю, температурою та коефіцієнтом заломлення: промені світла багато разів змінюють свій напрямок, через це ми й спостерігаємо мерехтіння зірок. Якби рухів повітря не відбувалося, то й мерехтіння не спостерігалося б, навіть від найдальшої зірки у космосі.