Из-за атмосферных условий не все ночи благоприятны для проведения наблюдений. Эти условия определяются в основном метеорологическими факторами и состоянием верхних слоев атмосферы, а также причинами местного характера: особенностями обсерватории, телескопа и самим наблюдателем. Шкала, характеризующая условия наблюдений, была построена известным наблюдателем планет Антониади. При сильной турбулентности в атмосфере возникают случайные неоднородности плотности, которые преломляют световые лучи, вызывая мерцания (сцинтилляции) звезд. При наблюдениях это проявляется в изменении яркости и дрожании изображений звезд, а изображения планет кажутся размытыми.

Шкала видимости по Антониади

У звезд, находящихся низко над горизонтом, когда в результате рефракции их свет наиболее заметно разлагается в спектр, сильно изменяется цвет. По-видимому, эти явления служат одной из причин многочисленных сообщений о наблюдениях так называемых НЛО. Случайные неоднородности в атмосфере заметнее проявляются при наблюдениях в телескоп: изображение звезд не стоит неподвижно, а случайным образом блуждает вокруг, перед фокусом и за ним. В таких случаях следует проявлять терпение, дожидаясь более благоприятных условий; если вам повезет, это может случиться несколько раз за ночь. Такие неблагоприятные условия часто возникают в холодные ночи, хотя воздух у поверхности Земли кажется спокойным. При очень плохих условиях фотографировать и проводить серьезные наблюдения неразумно.
Аналогичным образом влияют на изображения звезд потоки воздуха, возникающие внутри рефлекторов некоторых типов, и турбулентные движения воздуха внутри обсерватории. Для устранения этих помех оборудование (особенно телескоп) следует охладить перед началом наблюдений до температуры окружающего воздуха.
К уменьшению яркости небесных тел приводит поглощение света в атмосфере, которое иногда называют атмосферной экстинкцией. Оно максимально вблизи горизонта и уменьшается в направлении к зениту. Загрязнение атмосферы и пыль, особенно в окрестностях больших промышленных городов, еще сильнее ухудшают видимость. Поглощение часто осложняет наблюдения невооруженным глазом, наиболее сказываясь при оценке блеска переменных звезд и метеоров, находящихся низко над горизонтом. При таких условиях следует быть особенно внимательным. Не рекомендуется проводить наблюдения даже ярких звезд и планет, когда они находятся на высотах ниже 10° на горизонтом.
Большие водоемы, стабилизируя температуру и атмосферу, значительно улучшают условия наблюдения небесных тел. Небольшая влажность и даже легкая дымка создают благоприятные устойчивые условия. Хорошие условия для наблюдений возникают после небольшого дождя, очищающего воздух от пыли и загрязнений. Было замечено, что при наблюдениях в бинокли и телескопы часто благоприятен даже легкий туман. Многих наблюдателей раздражает облачность, однако надо иметь в виду, что в разрывах между облаками нередко возникают хорошие условия видимости. При планировании наблюдений следует учитывать, что кучевые облака, возникающие днем, к вечеру обычно рассеиваются, а слоистые облака, в частности связанные с областями пониженного давления, как правило, сохраняются на ночь. Иногда наиболее благоприятные условия наступают с прохождением холодных фронтов воздуха, даже если они несут заметную облачность.
Если температура биноклей, телескопов и другого оборудования ниже температуры окружающего возхдуха или если их переносят в теплое помещение, то конденсация влаги и выпадение росы на них вызывает немало неприятностей. Чтобы избежать этого, обычно используют противоросники, а объективы и зеркала закрывают перед вносом инструментов в помещение. Но если все же стеклянные поверхности покрылись росой, вытирать их не следует, так как можно повредить оптические покрытия; влага быстро испарится с поверхности, если помахатьперед ней листом бумаги.