Eine der immerwährenden Fragen der Kindheit ist „Warum ist der Himmel blau?“ Vielleicht haben Sie diese Frage als Kind gestellt, oder Sie haben ein Kind, das sie jetzt stellt! Die Erklärung beginnt mit der ultimativen Lichtquelle in unserem Sonnensystem: der Sonne. Das Sonnenlicht erscheint weiß, aber dieses weiße Licht setzt sich aus allen Farben des sichtbaren Spektrums zusammen, von Rot bis Violett. Auf seinem Weg durch die Atmosphäre wird das Sonnenlicht von verschiedenen Elementen, Verbindungen und Partikeln absorbiert, reflektiert und verändert. Die Farbe des Himmels hängt weitgehend von den Wellenlängen des einfallenden Lichts ab, aber auch Luftmoleküle (hauptsächlich Stickstoff und Sauerstoff) und Staubpartikel spielen eine wichtige Rolle.

Wenn die Sonne hoch über dem Himmel steht, schneidet der Großteil ihrer Strahlen die Atmosphäre in fast senkrechten Winkeln. Kürzere Wellenlängen des Lichts, wie Violett und Blau, werden von den Luftmolekülen leichter absorbiert als Licht mit längeren Wellenlängen (d.h. aus den roten, orangen und gelben Bereichen des Spektrums). Die Luftmoleküle strahlen dann violettes und blaues Licht in verschiedene Richtungen ab und sättigen den Himmel. Der Mittagshimmel erscheint jedoch blau und nicht als Kombination aus blauem und violettem Licht, weil unsere Augen für blaues Licht empfindlicher sind als für violettes Licht.

Wenn die Sonne in der Morgen- und Abenddämmerung in der Nähe des Horizonts steht, treffen die Sonnenstrahlen in schrägeren Winkeln auf die Atmosphäre und müssen daher einen größeren Weg durch die Atmosphäre zurücklegen als in der Mittagszeit. Infolgedessen gibt es mehr Stickstoff- und Sauerstoffmoleküle und andere Partikel, die das einfallende Sonnenlicht blockieren und streuen können. Während dieser langen Passage wird die eingehende Strahlung in den kürzeren blauen und violetten Wellenlängen größtenteils herausgefiltert, und der Einfluss dieser Wellenlängen auf die Farbe des Himmels nimmt ab. Was bleibt, sind die längeren Wellenlängen, und einige dieser Strahlen treffen auf Staub und andere Partikel in der Nähe des Horizonts sowie auf die Wassertröpfchen, aus denen die Wolken bestehen, um die roten, orangen und gelben Farbtöne zu erzeugen, die wir bei Sonnenauf- und -untergang genießen.