La diffusione di Rayleigh, un fenomeno causato dall'interazione tra la luce solare e le molecole nell'atmosfera terrestre, provoca la comparsa di un'atmosfera blu durante il giorno. La diffusione delle onde luminose avviene quando entrano in contatto con particelle più piccole della loro lunghezza d'onda. Nell'atmosfera queste particelle sono principalmente molecole di azoto e ossigeno, che sono abbondanti.

Quando la luce solare, che comprende uno spettro di colori, entra nell’atmosfera terrestre, le molecole di azoto e ossigeno interagiscono con le componenti di lunghezza d’onda più corte della luce visibile, principalmente la luce viola e blu. Le lunghezze d'onda più corte vengono disperse più efficacemente in tutte le direzioni grazie alla loro maggiore energia. Di conseguenza, la luce blu diffusa è visibile da diverse angolazioni, conferendo al cielo il suo caratteristico aspetto azzurro.

Gli altri colori dello spettro visibile, come il rosso, l’arancione e il giallo, hanno lunghezze d’onda maggiori e sono dispersi in misura minore. Questo è il motivo per cui vediamo questi colori principalmente durante l'alba e il tramonto, quando la luce solare deve percorrere un percorso più lungo nell'atmosfera per raggiungere i nostri occhi. Le ulteriori molecole atmosferiche che incontra aumentano la dispersione delle lunghezze d’onda più corte, lasciando dominare le restanti lunghezze d’onda più lunghe, creando vibranti tonalità rosse e arancioni.