如果地球是像月球这样无气的世界，上述计算将是准确的。然而，地球有空气的空气，其密度和折射率根据温度和压力而有很大差异。这使得空气在不同程度上折射光，影响地平线的外观。通常，刚刚高于地球表面的空气密度大于其在较高海拔处的密度。这使得其表面附近的折射率高于较高，这导致大致水平移动的光被向下折射。这使得到地平线的实际距离大于用几何公式计算的距离。在标准大气条件下，差值约为8%。这将上述使用的公制公式中的3.57因子改为约3.86。当条件接近标准时，该校正可以并且经常被应用为相当好的近似。当条件不寻常时，这种近似失败。屈光度受到温度梯度的强烈影响，每天都会有很大变化，尤其是在水中。在极端情况下，通常在春季，当温暖的空气覆盖冷水时，折射可以使光线跟随地球表面数百公里。相反的条件发生在例如沙漠中，其中表面非常热，如此热，低密度空气在较冷的空气下方。这导致光线向上折射，导致幻影效应，使得地平线的概念有点无意义。因此，在异常条件下折射效应的计算值仅为近似值。然而，已经尝试比上述简单近似更准确地计算它们。

在视觉波长范围之外，折射将不同。对于雷达（例如，对于波长为300到3毫米，即1到100 GHz之间的频率），地球的半径可以乘以4/3，以获得在公制公式中给出因子4.12的有效半径，即雷达天线将是超过几何水平15%或超过视觉7%。 4/3因子并不准确，如视觉情况下折射取决于大气条件。