Η ατμοσφαιρική φωταύγεια είναι η ασθενής εκπομπή φωτός από την ατμόσφαιρα ενός πλανήτη.
Η ηλιακή ακτινοβολία σε μεγάλο ποσοστό απορροφάται από τα συστατικά της ατμόσφαιρας. Στα μήκη κύματος που απορροφώνται περιλαμβάνονται κυρίως ακτινοβολίες με μήκος μέχρι 330 nm, που ανήκουν στο υπεριώδες φάσμα του ηλιακού φωτός. Η απορρόφηση αυτή είναι απορρόφηση φωτονίων, δηλαδή ενέργειας, και προκαλεί την διέγερση ηλεκτρονίων των συστατικών της ατμόσφαιρας μορίων και ατόμων, όπως το οξυγόνο και το άζωτο, φαινόμενο που στη συνέχεια συνοδεύεται από άλλα φαινόμενα. Ένα από αυτά είναι η αποδιέγερση των διεγερμένων μορίων, με ταυτόχρονη εκπομπή ισάριθμων φωτονίων, δηλαδή το αντίστοφο φαινόμενο. Έτσι το μεγάλο πλήθος των αποδιεγειρόμενων μορίων συνοδεύεται από εκπομπή μεγάλου πλήθους φωτονίων, το εκλαμβάνεται ως απαλό φως. Η ισχυρότερη εκπομπή προέρχεται από τα άτομα οξυγόνου σε ύψος 90-100 χιλιομέτρων, στη θερμόσφαιρα, τα οποία εκπέμπουν στα 558 nm, και νατρίου, τα οποία εκπέμπουν στα 589 nm, το οποίο αντιστοιχεί στο πράσινο χρώμα. Το φαινόμενο είναι πιο έντονο κατά τη διάρκεια της μέρας, αλλά δεν γίνεται αντιληπτό λόγω του φωτός του Ήλιου.
Προκαλείται επίσης από τη πρόσκρουση κοσμικών ακτίνων στην ατμόσφαιρα και τη χημειοφωταύγεια που προκαλείται από την αντίδραση του οξυγόνου και του αζώτου με ιόντα υδροξυλίου.
