Astronomicky je západ slunce definován jako chvíle, kdy horní hrana slunečního disku zmizí za obzor. Paprsky světla procházející atmosférou podléhají refrakci (atmosférická neboli terestrická refrakce), při níž dochází k lomu vlnění. Sluneční kotouč je tak viditelný i chvíli poté, co došlo k jeho úplnému skrytu pod horizont. Tím dochází k prodloužení dne (v oblasti České republiky, v součtu se shodným efektem při úsvitu, o cca 8–12 minut). Tento jev také způsobuje vizuální zploštění disku ve vertikální ose blízko obzoru, kdy se hrana spodního okraje zdá být posunuta výše než ta horní. Okolo jedné sekundy může být pozorován tzv. zelený záblesk, na němž se podílí s refrakcí i světelná disperze.Za hranicí polárního kruhu nastává polární den, jestliže nejméně jeden den tzv. půlnoční Slunce nezapadne pod obzor a nenastane noc bez slunečního světla.
