La atmósfera terrestre tiene propiedades indispensables para el desarrollo de la vida. Nos protege de la luz ultravioleta del Sol, de rayos X y gamma, así como del letal flujo de partículas de muy alta energía que sabemos existe en el espacio exterior. El vapor de agua y el dióxido de carbono de la atmósfera absorben la radiación infrarroja emitida por la superficie de nuestro planeta, dando lugar al llamado efecto invernadero, el cual mantiene la temperatura de la Tierra en un rango adecuado para la superivencia de las distintas especies. Así, la atmósfera absorbe casi todos los tipos de radiación que nuestros ojos no pueden percibir y deja pasar la luz visible, permitiendonos contemplar el titilar de las estrellas por la noche. Durante mas de trescientos años, todos los telescopios observaron la luz de las estrellas a través de la ventana transparente de la atmósfera. Sin embargo, a pesar de su transparencia, hay varios efectos que la atmósfera tiene en la luz de las estrellas.
La atmósfera absorbe parcialmente, y de manera desigual, la luz visible. Incluso en el sitio de un observatorio astronómico, normalmente situado a alturas por encima de los dos mil metros, el 40% de la luz azul de una estrella no nos llega directamente, ya sea por ser absorbida o dispersada por moléculas de aire. Esta absorción no es igual para todos los colores y, al ser mayor en el azul que en el rojo, da lugar a un enrojecimiento de los astros con respecto a sus colores vistos desde el espacio. Por el mismo efecto notamos que el Sol al anochecer enrojece, al tener que atravesar su luz una capa mayor de aire. Este fenómeno, denominado extinción atmosférica, puede ser corregido al caracterizar el comportamiento de la atmósfera en un sitio dado mediante observaciones de estrellas de calibración a distintas elevaciones.
Hay otro efecto ocasionado por la atmósfera: el titilar de las estrellas. Frecuentemente vemos que las estrellas parecen no mantenerse fijas, sino que bailan ligeramente alrededor de su posición. Este efecto proviene por la dispersión de la luz de las estrellas ocasionada por las moléculas de aire. Como consecuencia las imágenes se degradan y la luz de una estrella queda repartida en una mancha de un segundo de arco -en el caso de un buen cielo en un buen sitio. Un segundo de arco es el ángulo que subtiende una moneda de cinco pesos a seis kilómetros de distancia y parecería que esta degradación no es muy grave. Sin embargo, un telescopio de veinte centímetros de diámetro, de buena calidad óptica, es capaz de discernir ángulos menores a un segundo de arco y en realidad el nivel de detalle requerido para resolver muchas de las cuestiones en astronomía está por debajo del segundo de arco. Entre mayor sea el tamaño del espejo mayor es la capacidad óptica de distinguir ángulos pequeños, pero en la práctica esta capacidad está limitada por la atmósfera: mientras que un telescopio como el de Cananea, de mas de dos metros de diámetro, no puede separar ángulos menores a un segundo de arco, el telescopio espacial Hubble -de casi el mismo tamaño- puede ver ángulos diez veces menores -es decir hasta 0.1 segundos de arco. Liberado de esta limitación, el llamado "seeing atmosférico", el telescopio Hubble es capaz de obtener imágenes con mayor detalle que cualquier telescopio en la Tierra y, como consecuencia, también de detectar objetos mucho mas débiles que los accesibles desde un telescopio similar -como el de Cananea. A mas de mil millones de dólares la pieza, telescopios como el Hubble solo hay uno y se requieren otras soluciones (mas baratas) a la limitación impuesta por el seeing atmosférico. Desde hace unos años se han desarrollado telescopios con espejos "inteligentes" que modifican continuamente su forma para compensar las aberraciones ocasionadas por la atmósfera. Estos telescopios, llamados de óptica activa, han tenido un buen nivel de éxito, aunque aun queda bastante camino que recorrer antes de que sea posible suprimir por completo el efecto del seeing.
La elección de un buen sitio astronómico se basa en las propiedades de la atmósfera: se busca que el cielo sea oscuro, y que la extinción atmosférica y el seeing sea mínimos. Sitios montañosos son necesarios, ya que basta ir a dos mil metros para librarse de la cuarta parte de la atmósfera. Pero en particular, sitios con montañas situadas cerca de una gran extensión de mar son los de mejor seeing. Estos pueden ser islas con montañas altas, como Hawaii o las islas Canarias, o cordilleras cercanas a la costa, como en el caso de Baja California o la cordillera de los Andes en Chile. Lugares desérticos, como Sonora o Arizona, también cuentan con buenas condiciones -aunque en principio con un seeing un poco peor que el óptimo. Si además de exigir un buen seeing, tomamos en cuenta la oscuridad del cielo -que requiere ir a un lugar alejado de cualquier ciudad- podremos apreciar el porqué los buenos sitios astronómicos son una especie en peligro de extinción.