气象学研究的对象是大气层内各层大气运动的规律、对流层内发生的天气现象和地面上旱涝冷暖的分布等。如云、雾、雨、雪、冰雹、雷电、台风、寒潮等都是我们常见的天气现象。它的研究范围是地球表面的大气层，厚约3000公里，自下而上可分为对流层、平流层、中间层、热层和外大气层。
1.晕
天空中有一层高云，阳光或月光透过云中的冰晶时发生折射和反射，便会在太阳或月亮周围产生彩色光环，光环彩色的排序是内红外紫。称这七色彩环为日晕或月晕，统称为晕。其中对观测者所张的角半径为22度的晕最为常见，称为22度晕，偶尔也可见到角半径为46度的晕和其他形式的与晕相近的光弧。由于有卷层云存在才出现晕，而卷层云常处在离锋面雨区数百公里的地方，随着锋面的推进，雨区不久可能移来，因此晕就往往成为阴雨天气的先兆。
2.华
天空中有一层透光薄云，云中的水滴大小均匀，若是由冰晶组成的云则要求冰晶尺寸均匀。月光或阳光透射云层过程中，受到均匀云滴(水滴或冰晶)的衍射，结果会在月亮或太阳周围紧贴月盘或日盘形成内紫外红的彩环，称为华。因日光太亮，所以人们不易观察到日华，月华则比较常见。紧贴月盘的华又称华盖，通常华盖的紫色不太显著故内环呈青蓝色，其外呈黄色为主，最外呈红色。有时在华盖外隔一暗圈后还会出现一个甚至几个彩色排序与华盖相同，但亮度弱得多的同心光环，称为副华。
3.虹和霓
含七种色光的太阳光线，射入大气中的水滴(雨滴或雾滴)，各种色光经历折射和反射后，可在雨幕或雾幕上形成彩色光弧环。当光弧环对观测者所张的角半径约42度、光环的彩色排序是内紫外红时，称为虹。
在虹的外面，有时还出现较虹弱的彩色光环，光环对观测者所张的角半径约为52度，彩色环的排序与虹相反即内红外紫，称为霓或副虹。
虹和霓都要背对太阳而立才能观察到。在夏日的傍晚，西方放晴而东方天空有云雨时，最易看到虹和霓。
4.曙暮光
日出前，即太阳未露出地平线前，阳光照射到高层大气，阳光被大气分子散射，造成天空微亮，地面微明，从这时刻起到太阳露出地平线为止的光亮称曙光。
日落后即太阳西沉到地平线以下后，仍有一段时间阳光可照射到高空大气，因空气分子散射使天空和地面仍维持微明，这段时间的光称暮光。
曙光与暮光合称曙暮光。曙光时段称黎明，暮光时段称黄昏。由于曙光开始与暮光终了的标准不同，通常分为民用曙暮光、航海曙暮光与天文曙暮光。晴朗日子当太阳在地平线以下的角度大约为7度时，民用曙光开始和暮光终了；大约12度时，航海曙光开始和暮光结束；当大约18度时，天文曙光开始和暮光终了。曙暮光持续的时间在赤道最短，随纬度增加而增加。