Aristote et Cardan l'attribuaient aux vacillations de l'oeil, Tycho Brahe, Kepler, Galilée à des variations d'éclat de l'astre lui-même, Huygens, Newton, Saussure au déplacement des rayons sous l'action de l'air agité. Arago, le premier, l'a rattaché à la présence de l'atmosphère terrestre. Il y a là, selon lui, un cas d'interférence, deux rayons émis à un même moment par une même étoile, ajoutant ou détruisant mutuellement leurs effets, selon que la différence produite dans leur marche par les différences d'état des parties différentes de l'atmosphère qu'ils traversent, est d'un nombre pair ou d'un nombre impair de demi-longueurs d'onde. Respighi, Dufour, Messotti, Donati, Montigny, Exner, ont, après Arago, étudié de façon toute particulière le phénomène de la scintillation. Ils en ont donné des explications qui s'écartent un peu de la précédente, substituant aux faits d'interférence, les unes des faits de réflexion totale, les autres des faits de dispersion et de réfraction, mais qui, toutes, sont basées, comme elle, sur l'interposition de l'atmosphère terrestre.

L'observation est d'accord, au surplus, avec la théorie quant à l'influence prépondérante qu'exerce l'atmosphère sur la scintillation. Ainsi, sur les hauts sommets. La où la couche d'air est peu épaisse, les étoiles scintillent beaucoup moins, il en est de même, pour un même lieu, lorsqu'elles sont au zénith. Au contraire, la scintillation est sensiblement plus forte l'hiver, on à l'approche de la pluie, alors que l'atmosphère est plus chargée de vapeurs et plus agitée. La constitution physique de l'étoile, ou plus précisément le spectre qui en découle, joue, de son côté, un certain rôle dans la production du phénomène. Il résulte, à cet égard, des nombreuses observations faites par Montigny que les étoiles dont la spectre présente un double système de bandes obscures et de raies noires et auxquelles correspondent, entre leurs rayons, du fait de la dispersion de ceux-ci dans l'atmosphère, les lacunes les plus nombreuses et les plus marquées, scintillent moins que les étoiles à raies spectrales fines et beaucoup moins que celles dont le spectre présente uniquement quatre raies noires et pour lesquelles les lacunes sont très peu nombreuses.

A la différence des étoiles, les planètes ne scintillent pas. La raison en est que leur disque a un diamètre apparent sensible et envoie à la Terre de chaque point de sa surface une lumière qui, si elle était isolée, comme celle de l'étoile, simple point dans le ciel, présenterait le caractère de la scintillation, mais qui, n'étant pas isolée, est perçue par l'observateur en même temps que les rayons partis des autres points de la surface. L'effet produit par la juxtaposition de toutes ces images élémentaires, dont les unes ont un éclat plus fort, les autres un éclat moindre que l'éclat moyen, est le même que si chacune desdites images possédait un éclat invariable, Aussi arrive-t-il qu'un planète scintille si elle vient à être vue dans des conditions où les dimensions de son disque deviennent très petites : c'est le cas de Vénus lorsqu'elle ne montre plus qu'un croissant étroit.