رنگ آسمان ناشی از این واقعیت است که نور با ذراتی که به آنها برخورد می کند (در این مورد مولکولهای گازی که جو زمین را تشکیل می دهند ) برهم کنش دارد . اثر این فرایند ، به نام پراکندگی ، بر نوری که به ذره برخورد می کند این است که جذب می شود و سپس در تمام جهات باز می تابد .

دو عامل، طول موج نور و اندازه ذره ای که نور با آن برخورد می کند ، در این فرایند دخالت دارند. برابر قانون پراکندگی ریلی ، اگر اندازه ی ذره کمتر از طول موجهای نور مرئی باشد ، آن ذره به طور بسیار گزینشی عمل خواهد کرد ، یعنی طول موجهای کوتاه تر را بهتر و بیشتر از طول موجهای بلندتر پراکنده می کند . تمام رنگهای نور تا حدی پراکنده می شوند ، اما مولکولهای جو زمین (که ابعادشون کوچکتر از طول موج نور آبی است ) نور آبی را بیشتر از نور سبز ، زرد یا قرمز پراکنده می کنند . 

در این صورت اگر به مجموعه ای از مولکولها که مستقیما در امتداد خورشید قرار دارند نگاه کنیم ، خورشید را اندکی قرمز می بینیم ، اما اگر همان مجموعه ذرات را از پهلو نگاه کنیم ، نوری را خواهیم دید که آن مجموعه پراکنده کرده است (که عمدتا نور آبی است ). غروب سرخ رنگ نتیجه ی دیگری از پراکندگی است . به هنگام غروب خورشید ظاهرا به طرف افق حرکت می کند ، نور آن باید از موارد بیشتری که جو را تشکیل می دهند ، بگذرد . در این حال ، چون مولکولهای موجود در جو ، نور آبی را بیشتر از نورهای دیگر پراکنده می کنند ، رنگهایی که در امتداد خط دید ما در جو نفوذ می کند ، رنگ آبی کمتری دارند ؛ از این رو ما رنگهایی را که مایه سرخ آنها بیشتر است می بینیم . بنابراین پدیده هایی را که فلق یا شفق می نامیم نتیجه پراکندگی نور به وسیله ی مولوکولهای موجود در جو است . ماه بر خلاف زمین فاقد جو است و بنابراین آسمان آن رنگ ندارد و بهتر است بگوییم که سیاه است . وقتی خورشید در هر جایی از سطح ماه غروب کند آنجا بلافاصله تاریک می شود و این تغییر با افت شدید دما همراه است .