mały|Czyste niebo nad Francją Kolor nieba i znajdujących się na nim chmur zależy od kilku zjawisk optycznych. Najważniejszymi z nich jest rozpraszanie światła widzialnego przez molekuły powietrza, znajdujące się w powietrzu kropelki wody, kryształki lodu oraz pyły zawieszone w powietrzu.
Kolor nieba Czyste niebo w dzień mały|Niebo widziane za dnia, nad wodą Czyste niebo widoczne jest jako rozproszone przez powietrze promieniowanie słoneczne. Gdyby światło słoneczne nie było rozpraszane przez atmosferę, to niebo byłoby czarne i w dzień widoczne byłyby gwiazdy.
Cząsteczki gazów wchodzących w skład powietrza są znacznie mniejsze od długości fali światła słonecznego. Światło oddziałujące z tymi cząsteczkami ulega rozproszeniu (rozpraszanie Rayleigha) we wszystkich kierunkach.
W takim przypadku wielkość rozproszenia jest odwrotnie proporcjonalna do 4 potęgi długości fali. Oznacza to, że np. dla dwukrotnie mniejszej długości fali, rozpraszanie jest 16-krotnie większe. Dlatego też rozpraszanie jest największe dla fioletu, a najmniejsze dla czerwieni (które dzieli około dwukrotna długość fali).