空氣中存在大量尺度比可見光波長更小的微粒，就是空氣中的多種氣體分子。遇到這些氣體分子的時候，有些光子就會被吸收。一段時間之後，分子又會釋放出另一個光子。放出的光子跟吸收的光子顏色相同，但是方向變了。雖然所有顏色的光子都會被吸收，但頻率較高（即顏色較藍）的光子比頻率較低（顏色較紅）的光子更容易被吸收，所以晴天天空是蔚藍色。陰天大氣渾濁時大氣質點大，不管波長較長較短，通通被散射,所以天空呈現灰白色。天空藍色只是在低空才看得見，隨著高度的增加，由於空氣越來越稀薄，大氣分子數量急劇減少，分子散射出來的光輝逐漸減弱，天空亮度越來越暗。到20公里以上的高空，天空就變成暗黑色的了。
