حين ننظر إلى السماء ونرى اللون الأزرق، نحن لا نشاهد لون السماء بل العناصر الزرقاء في أشعة الشمس.
غالباً ما يعتبر الناس لون الشمس أصفر أو برتقالياً، لكن تشمل أشعتها جميع الألوان. تشاهدها عيوننا باللون الأبيض عموماً، لكن لا داعي للنظر إليها مباشرةً للتحقق من ذلك.
حين تتنقل الأشعة المنبثقة من الشمس عبر الغلاف الجوي للأرض، هي تصطدم بالجزيئات التي تبعثر الضوء. يتألف الغلاف الجوي بشكلٍ أساسي من جزيئات الأكسجين والنيتروجين، ويؤدي حجم تلك الجزيئات إلى انتشار الأشعة ذات الأطوال الموجية القصيرة بفاعلية تفوق الأطوال الموجية الطويلة. تُسمى هذه العملية «تبعثر رايلي»، تيمناً بعالِم الفيزياء البريطاني لورد رايلي الذي فسّر اللون الأزرق في السماء، في العام 1871. يتّسم اللون الأزرق بواحد من أقصر الأطوال الموجية داخل الأشعة المرئية، ويصبح الأزرق اللون الطاغي في السماء نظراً إلى تبعثره المتزايد وتركّزه في أشعة الشمس أكثر من الأطوال الموجية القصيرة في ألوان مثل البنفسجي مثلاً.
في وقت الغروب، تعني زاوية الشمس أن أشعتها يجب أن تمر بمساحات إضافية من الغلاف الجوي. يزيد تبعثر الضوء الأزرق لدرجة أن تمرّ نسبة ضئيلة منه بعيوننا، فتبدو الأشعة الصفراء والحمراء ذات الأطوال الموجية الطويلة أكثر انتشاراً. هذه الألوان تطغى على السماء.
خلال الليل، تغيب أشعة الشمس وتزول معها الجزيئات القابلة للتبعثر في الغلاف الجوي، فتبدو لنا السماء بين النجوم سوداء.
