這都是地球周圍的大氣層對陽光進行散射而形成的。因為光在傳播過程中,遇到兩種均勻媒質的分介面時,會產生反射和折射現象。因此，我們看到的天空的顏色，實際上是經大氣層散射的光線的顏色。
折射現象是指當光由一種介質（比如水）斜射入第二介質（比如空氣）時，在介面上部份光發生偏離原來路線而與原來路線產生夾角的現象。最早定量研究折射現象的是公元2世紀希臘人C.托勒密，他測定了光從空氣向水中折射時入射角與折射角的對應關係，雖然實驗結果並不精確，但他是第一個通過實驗定量研究折射規律的人。1621年，荷蘭數學家W.斯涅耳通過實驗精確確定了入射角與折射角的餘割之比為一常數的規律，即cscθi/cscθt=常數。
