Sluneční světlo se nám jeví jako bílé, ve skutečnosti je ale složené z celé škály vlnových délek, které vnímáme jako jednotlivé barvy od fialové po červenou. Když toto světlo vstoupí do zemské atmosféry, narazí na molekuly plynů, především dusíku a kyslíku, a také na drobné částice. Tyto překážky jsou mnohem menší než vlnová délka viditelného světla, a proto dochází k tzv. Rayleighovu rozptylu. Jeho klíčovou vlastností je, že intenzita rozptylu je nepřímo úměrná čtvrté mocnině vlnové délky. Jinými slovy, čím kratší vlnová délka, tím silněji se světlo rozptyluje.

Modré světlo má kratší vlnovou délku než červené, a proto se v atmosféře rozptyluje přibližně desetkrát intenzivněji. Když se díváme na oblohu mimo směr slunce, vidíme právě toto rozptýlené modré světlo, které k nám přichází ze všech stran. Fialové světlo by se rozptylovalo ještě více, ale naše oči jsou na něj méně citlivé a část ho pohlcuje horní vrstva atmosféry. Nebe je tedy modré především díky kombinaci fyziky rozptylu a fyziologie lidského vidění. Podobné principy optiky se uplatňují i u dalších atmosférických úkazů, a pokud vás zajímá, jak vzniká duha? Kompletní vysvětlení včetně tipů na pozorování najdete v samostatném článku, který se věnuje lomu a odrazu světla v kapkách vody.

Při západu a východu slunce procházejí paprsky atmosférou po mnohem delší dráze, protože slunce je nízko nad obzorem. Během této cesty se většina modrého světla rozptýlí pryč a k našim očím se dostane především světlo s delší vlnovou délkou, tedy červené, oranžové a žluté. Čím delší je dráha paprsku, tím výraznější je výsledný červený odstín. Stejný jev vysvětluje, proč je obloha při západu slunce zbarvená do teplých tónů a proč mohou být západy po vulkanických erupcích ještě intenzivnější – do stratosféry se dostanou jemné částice, které rozptyl dále zesilují.

Rozptyl světla tedy není jen abstraktní fyzikální pojem, ale jev, který určuje vzhled oblohy během dne i při soumraku. Stačí se podívat nahoru a uvědomit si, že modrá i červená barva jsou výsledkem interakce světla s molekulami vzduchu. Porozumění těmto principům nám pomáhá lépe chápat nejen barvu nebe, ale i další optické úkazy, jako jsou duhy, halové jevy nebo zbarvení oblaků.