天空呈现的色彩主要是太阳光与大气层相互作用的结果.太阳光是白色光,也可称为多色光（包含了彩虹中的所有色彩）,而大气层中含有一定数量的水分（一般是少量的）和灰粉颗粒.
太阳光穿过某个物体时,它的传播方向就发生一定角度的折射,角度的大小取决于它要穿过什么样的物体.
透明物体一般都有一个被称为折射率的参数,这个参数的大小取决于穿过该物体的光线的颜色.因此,当一束白光穿过一个物体时,这束光线中的每一种颜色以不同的角度折射,这就是白光在穿过棱镜后分散成各种颜色的原因.
白光中的每种颜色都有自己的波长.蓝色的波长最短,折射率最大,即它相对白光弯折的角度最大,黄色和红色的波长最长,弯折角度最小,几乎没有什么弯折.
蓝光折射以后与空气中的微小颗粒相遇再次发生折射,改变传播方向,在大气层中曲折向前,直至照到我们身上.因为这个缘故,当光线照到我们眼睛时,好像蓝色光线来自天空的四面八方.而黄色光线和红色光线几乎没有折射,因此太阳在我们的眼中好像是黄色和红色的.
当太阳不是高挂在天空上而是低悬在天边时,阳光就要穿过很厚的大气层,这时光线和大气层中的微小颗粒多次发生相互作用,蓝色光线和紫色光线向四面八方传播,而黄色光线和红色光线则仍然沿着以太阳为起点的直线方向传播,这样就在地球上形成了斜阳夕照的美丽景色.
阳光与微小粒子相互作用 当电磁波（如阳光）入射到孤立的原子中或小分子中时,就与电子云相互作用,把能量传给原子.这就使原子中的电子处在振动之中,处于振动中的电子不会保持很长时间,而是将它们最初吸收的能量重新释放出来,回到原有状态.
这就意味着,如果入射光是白光（由各种波长的颜色组成）,那么重新释放出来的白光中波长最短的颜色（蓝色和紫色）数量多于波长最长的颜色（红色和黄色）.因此我们的结论就是,当阳光遇到这种微小粒子时,它们重新释放出来的大多是蓝光和紫光,所以我们能看到的就是蓝色.
阳光与大颗粒相互作用 阳光遇到大气层中的大颗粒时,这些大颗粒起的作用就像是一面镜子.天上的云就是由这些大颗粒组成的,这些大颗粒就是没有颜色的小水珠.当白色的阳光照到这些水珠上,它们就像镜子一样将光线反射或折射出来,而被反射或折射出来的光线颜色不变.这就是我们看到的蓝蓝的天上飘着白云的原因.
