Rayleigh-verstrooiing, een fenomeen dat wordt veroorzaakt door de interactie tussen zonlicht en moleculen in de atmosfeer van de aarde, resulteert overdag in het verschijnen van een blauwe atmosfeer. De verstrooiing van lichtgolven vindt plaats wanneer ze in contact komen met deeltjes die kleiner zijn dan hun golflengte. In de atmosfeer zijn deze deeltjes voornamelijk moleculen van stikstof en zuurstof, die overvloedig aanwezig zijn.

Wanneer zonlicht, dat een spectrum aan kleuren omvat, de atmosfeer van de aarde binnendringt, interageren de moleculen stikstof en zuurstof met de kortere golflengtecomponenten van zichtbaar licht, voornamelijk violet en blauw licht. De kortere golflengten worden effectiever in alle richtingen verstrooid vanwege hun hogere energie. Hierdoor is het verstrooide blauwe licht vanuit verschillende hoeken zichtbaar, waardoor de lucht zijn karakteristieke blauwe uitstraling krijgt.

De andere kleuren van het zichtbare spectrum, zoals rood, oranje en geel, hebben langere golflengten en zijn in mindere mate verstrooid. Dit is de reden waarom we deze kleuren vooral zien tijdens zonsopgang en zonsondergang, wanneer zonlicht door een langer pad van de atmosfeer moet reizen om onze ogen te bereiken. De extra atmosferische moleculen die het tegenkomt vergroten de verstrooiing van kortere golflengten, waardoor de resterende langere golflengten de overhand krijgen, waardoor levendige rode en oranje tinten ontstaan.