El cielo es azul debido a un fenómeno llamado dispersión de Rayleigh, que explica por qué la luz solar se dispersa en la atmósfera terrestre. La luz blanca del sol está compuesta por todos los colores del espectro visible. Cuando esta luz entra en contacto con la atmósfera, las moléculas de nitrógeno y oxígeno (que la componen en gran medida) interactúan con los fotones de luz. Estas moléculas tienen frecuencias resonantes a las que los fotones azules y violetas se adhieren más fácilmente, provocando que se dispersen en todas direcciones. En esencia, los fotones azules 'rebotan' más que los de otros colores.
Aunque el violeta se dispersa aún más que el azul, el cielo no aparece violeta por dos razones principales: primero, la luz solar que recibimos contiene menos luz violeta que azul; y segundo, nuestros ojos son menos sensibles al color violeta. La combinación de estos factores hace que percibamos el cielo como azul.
La dispersión de Rayleigh también explica los colores del amanecer y el atardecer. Cuando el sol está bajo en el horizonte, la luz debe viajar a través de una mayor cantidad de atmósfera para llegar a nuestros ojos. Esto significa que la luz azul se dispersa aún más, dejando que los colores rojo y naranja dominen el cielo.
Finalmente, las nubes aparecen blancas porque son compuestas de gotas de agua mucho más grandes que las moléculas de gas. Estas gotas de agua reflejan todos los colores de la luz solar de manera uniforme, lo que resulta en una apariencia blanca. Este efecto es diferente a la dispersión de Rayleigh, que afecta a las moléculas de gas pequeñas. En resumen, el color del cielo es el resultado de la interacción compleja entre la luz solar, la atmósfera y nuestros ojos.