陽光進入大氣，波長短的紫、藍、青色光，碰到大氣分子、冰晶、水滴等時，很容易發生散射現象。被散射了的紫、藍、青色光佈滿天空，使天空呈現出一片蔚藍。
天空之所以是藍顏色的，是因爲太陽光是七種光組成。七種光中波長較短的是青、藍、紫，光波較的最容易被空氣分子與空氣中的塵埃散射，所以陽光通過大氣層時其中的青、藍、紫三種光大部分被散射。大氣層中紫色幾乎看不到，因爲紫色光在被散射的同時大部分也被吸收，而且人類的眼睛對紫色也並不敏感。
天空的顏色（也就是大氣層的顏色）實際上是光譜中藍色周圍的合成顏色，我們稱之爲“蔚藍”。如果沒有大氣層我們看見的太陽就是在漆黑的太空背景中一個非常耀眼的大火球，空間站的宇航員就能看到這樣的景象。因爲太陽光透過大氣層失去了大部分光譜中的藍色區域，我們透過大氣層看太陽往往是黃顏色的。藍色光與黃色光混合後是白光（沒通過大氣層的太陽光）。
陰雨天的天空是灰白色的，因爲雲層較厚對陽光的主要表現是反射，這時光線就比晴天弱，天空就比晴天顯得暗一些，當再次陽光透過較厚雲層後，由於雲層中含水量較大，還有較多的塵埃，陽光經反射後就主要表現塵埃與小水滴或小冰晶的顏色，所以陰雨天的天空看上去是灰白色的。
