Odpowiedź na pytanie „Dlaczego niebo jest niebieskie?” dość proste. Gdy światło słoneczne pada na Ziemię, przechodzi przez przestrzeń międzyplanetarną, która jest próżnią, wchodzi do atmosfery i oddziałuje z niejednorodnościami powietrza, w skład którego wchodzą atomy różnych pierwiastków: tlenu, azotu, węgla. Na tych niejednorodnościach światło jest rozpraszane, co po raz pierwszy rozważył Rayleigh. Proces ten można porównać do lotu strumienia wody i uderzenia go w dowolną siatkę. Tylko natura interakcji jest tutaj oczywiście inna.Rozpraszanie światła zależy od długości fali światła. Istnieje szeroki zakres długości fal światła pochodzącego ze Słońca i obejmuje różne kolory: czerwony, pomarańczowy, żółty, zielony, niebieski, fioletowy. Kolory te są ułożone w kolejności malejącej długości fali: czerwony ma najdłuższą długość fali, żółty ma najkrótszą, a fioletowy najkrótszą.
Zasięg optyczny ludzkiego oka może sięgać tylko niebieskiego widma fali świetlnej. Światło o krótkiej długości fali jest rozpraszane najskuteczniej. A najkrótsza długość fali dla oka jest niebieska, więc niebieskie światło wypełnia całe niebo i widzimy je jako niebieskie. Inne kolory w widmie widzialnym również są rozproszone, ale znacznie mniej. Gdyby dana osoba mogła widzieć fale krótsze niż te, które ma kolor niebieski, lub odwrotnie, nawet nie widziałaby fal niebieskich, wtedy kolor nieba dla oka byłby inny.
Powiedzmy gdybyśmy mogli widzieć tylko na zielono, a nasze oko nie mogłoby patrzeć dalej, niebo byłoby zielone. Mieszanina kolorów niebieskiego i fioletowego znajduje się na granicy widzialności oka w krótkofalowej części widma światła i daje niebieski odcień. Każdy kolor ma nie jedną długość fali, ale zakres długości fal, tak że jeden kolor stopniowo zmienia się w inny wraz ze zmianą długości fali. Na przykład wraz ze spadkiem długości fali kolor czerwony stopniowo zmienia się w pomarańczowy, pomarańczowy w żółty, niebieski w fioletowy.
Nocą niebo jest ciemne, ponieważ Ziemia zasłania Słońce, a po nocnej stronie globu widzimy tylko gwiazdy. W tym momencie w atmosferze nic się nie rozprasza. W miarę zachodu Słońca do atmosfery Ziemi po nocnej stronie dociera coraz mniej rozproszonego światła. Powiedzmy, że o północy jesteśmy ściśle na linii środka Ziemi – Słońca, a Ziemia całkowicie zasłania Słońce. Ani po lewej (od wschodu), ani po prawej (od zachodu) światło nie wchodzi w naszą nocną atmosferę.
Światło ma kolory tęczy. Jeśli weźmiemy pryzmat i przepuszczamy przez niego światło słoneczne, to ponieważ współczynnik załamania światła jest różny dla różnych długości fal, światło o różnych długościach fal jest załamywane inaczej. Następnie trafia w różne części ekranu, rozdziela się na kolory tęczy i widzimy całe spektrum. Nie widzimy tego, co znajduje się poza zasięgiem naszego widzenia, ale widzimy tylko kolory – od czerwieni do błękitu. Gdyby nasze oko widziało większy zasięg, na niebie byłyby inne kolory.
