De avondschemering biedt niet alleen visuele pracht, maar is ook het toneel voor zeldzame atmosferische fenomenen. Deze verschijnselen, variërend van de etherische gloed van nachtlichtende wolken tot de dynamische dans van aurora's, bieden fascinerende inzichten in de interacties tussen de zon en onze atmosfeer. De groene flits, een vluchtig optisch fenomeen, kan kortstondig worden waargenomen net voordat de zon volledig achter de horizon verdwijnt. Dit effect wordt veroorzaakt door de breking en verstrooiing van zonlicht in de aardatmosfeer, die als een prisma werkt.
Nachtlichtende wolken (NLC's) zijn verzamelingen van ijskristallen op extreem grote hoogte (81-85 km) in de mesosfeer. Ze worden zichtbaar tijdens de schemering wanneer de zon zich tussen 6° en 16° onder de horizon bevindt en hun ijskristallen nog steeds verlicht. Ze manifesteren zich als lumineuze, vezelachtige structuren met een blauwachtige of zilverwitte gloed. Recent onderzoek suggereert dat de toename van methaanuitstoot bijdraagt aan de vorming van deze wolken door de productie van extra waterdamp.
Aurora's, of poollicht, ontstaan door de interactie van de zonnewind met de aardatmosfeer. Geladen deeltjes van de zon botsen met zuurstof- en stikstofatomen en -moleculen in de bovenste atmosfeer (100-300 km), wat resulteert in zichtbaar licht in kenmerkende kleuren. In 2025 waren er diverse opmerkelijke hemelgebeurtenissen. Op 1 juni 2025 werd in Duitsland een massale uitstoot van geladen deeltjes van de zon geregistreerd, wat de kans op aurora's vergrootte. Volgens Carolin Liefke van het Haus der Astronomie in Heidelberg waren de kansen op aurora's voor de daaropvolgende nacht zeer hoog, zelfs in middelbare breedtegraden. Bovendien werd in de nacht van 2 op 3 juni 2025 de zeldzame gelijktijdige waarneming van noctilucente wolken en aurora's gedocumenteerd in een gebied rond 52.3°N tot 52.6°N. Deze gebeurtenissen onderstrepen de complexiteit en schoonheid van atmosferische fenomenen.