空が青いのは、空が青い光を反射しているからである。
人間の目は、光が物に当たってその光が物に吸収された残りの反射して返ってきた光の色をその物の色として認識している。
空も同じで、空自体は何もないように見える空間だが、雲や水分やちり何より空気がある。
その大気の中の酸素などよりもっと小さい大気中の分子が光の中の短い波長の光すなわち青い色光を反射している。それをレイリー散乱と言う(散乱=他の方向に向きを変えさせる事)。
だから晴れた日の空は青く見える。
高い標高の場所に行くと晴れた日の空の青さはその青が濃くなる。それは空気中の青い波長を反射する純粋な分子が多くなる為の様である。
夕方に空が、というかとりわけ太陽の周りの夕焼けが赤やオレンジになるのは同じ理屈で大気中の物質の散乱が原因である。
夕方は、昼の上空からの光と違い、太陽が地平線近くから地上近くを通過して私たちに届く。その際は地上の大気中の分子の大きい物質や塵などが他の波長の色光を散乱させ、残った他の色より散乱しにくい長波長すなわち赤い色光を私達の眼まで通過させて来る為である。
光源の太陽に近い部分はきわめて色が鮮やかなのは光が強いからだと推測する。朝も地平線からの光が届くがふだんの朝焼けは夕焼けほど赤く染まらないのはおそらく気温や地上での活動がまだ始まる前なので大気がそれほど汚れていないからだと推測する。
くもりの日の空が白っぽいグレーなのは、雲が多く光が少し届きにくいためである。雲は白いのだから当たり前ではある。ただ雲である空気中の水分は白い光を反射する性質がある。加えて雲のせいで光が散乱して地上に届くので晴れた日の直射と違い、白く比較的弱く柔らかい光になる。