O espalhamento Rayleigh, um fenômeno causado pela interação entre a luz solar e as moléculas da atmosfera terrestre, resulta no aparecimento de uma atmosfera azul durante o dia. A dispersão das ondas de luz ocorre quando elas entram em contato com partículas menores que seu comprimento de onda. Na atmosfera, essas partículas são principalmente moléculas de nitrogênio e oxigênio, que são abundantes.

Quando a luz solar, que inclui um espectro de cores, entra na atmosfera da Terra, as moléculas de nitrogênio e oxigênio interagem com os componentes de comprimento de onda mais curto da luz visível, principalmente a luz violeta e azul. Os comprimentos de onda mais curtos são dispersos de forma mais eficaz em todas as direções devido à sua energia mais elevada. Como resultado, a luz azul dispersa é visível de vários ângulos, dando ao céu a sua característica aparência azul.

As outras cores do espectro visível, como vermelho, laranja e amarelo, têm comprimentos de onda mais longos e são espalhadas em menor extensão. É por isso que vemos essas cores principalmente durante o nascer e o pôr do sol, quando a luz solar tem que percorrer um caminho mais longo na atmosfera para chegar aos nossos olhos. As moléculas atmosféricas adicionais que encontra aumentam a dispersão de comprimentos de onda mais curtos, deixando os comprimentos de onda mais longos restantes dominarem, criando tons vibrantes de vermelho e laranja.