空気の屈折率の変化に起因する大気差は波長によって異なるため、波長による天体の見かけの位置のずれ、すなわち天体の色のにじみとして観測され、これを大気分散と呼ぶ。大気分散は低高度であるほど大きく、可視光での低高度の観測時などでは、使用するフィルターの中心波長と波長幅で決まる大気分散量が、大気ゆらぎを含む観測システムの角分解能を上回る場合、大気分散補正光学系と呼ばれるプリズムを用いて光学的に補正する必要がある。