日出时太阳光因为受到地球大气层灰尘的影响而产生瑞利散射，所以这时的天空会弥漫着霞气，然而日出的霞气较日落的淡雅，这是因为日出时大气层里的灰尘较日落时为少。

日出的时间会随季节及各地方纬度的不同而改变。传统上认为在北半球，冬至时日出的时间最晚，然而事实上日出最晚的时间该是1月初。同一道理，日出最早的时间并非在夏至时，而是在6月初。即使在赤道地区，日出及日落的时间在全年里亦会有少量的变更，而这些变化可以用日行迹表达。日出及日落的时间可以借由跟踪太阳的轨迹而计算得到，但所计算出来的时间会比真实感觉的有些微不同，所计算出来的日照时间会比真实感觉到的长，而所计算出来的黑夜的时间则比真实感觉到的短。

因为太阳光会受到地球大气层的影响而产生折射，所以当太阳仍未升上地平线时，人们已看到日出的景色，这是每天日出时产生的错觉。中国古代天文学家曾记录名为“天再旦”的罕见天文现象，意思是同一天接连出现两次日出的情况。通常是由于清晨五点到七点的日全食所引起的天文奇观，第一次日出时，天色又逐渐暗去，接着又迎接第二次日出。