Gördüğümüz renkler, bir nesneden yayılan veya yansıyan fotonların dalga boylarına bağlıdır. Güneş ışığı Dünya atmosferine girdiğinde, çoğu rengin fotonları engellenmeden geçerken, mavi fotonlar atmosferdeki moleküllerle etkileşime girerek önemli ölçüde saçılır. Bu durum, mavi ışığın atmosferin her yerine dağılmasına neden olur ve berrak bir günde gökyüzünün herhangi bir noktasına baktığımızda gözümüze mavi fotonlar ulaşır, bu da gökyüzünü mavi görmemizi sağlar.
Peki, neden özellikle mavi ışık bu kadar çok saçılır? Bunun temel nedeni, mavi ve mor ışığın frekanslarının, atmosferimizin %99'unu oluşturan nitrojen (N2) ve oksijen (O2) moleküllerinin elektron bulutlarının "rezonans frekanslarına" çok yakın olmasıdır. Bir foton küçük bir molekülün yakınından geçtiğinde, molekülün etrafındaki elektron bulutunun "titreşmesine" neden olur. Bu titreşim, fotonun kendi frekansıyla aynıdır. Elektron bulutları rezonans frekanslarına yaklaştıkça, titreşimler büyür. Elektron bulutunun salınımları ne kadar güçlüyse, geçen bir fotonun düz geçmek yerine yeni bir yöne sapma, yani "saçılma" olasılığı o kadar artar.
N2 ve O2 için en düşük rezonans frekansı ultraviyole aralığındadır. Görünür renkler frekans olarak ultraviyoleye doğru arttıkça, daha fazla sapma veya saçılma meydana gelir. Mavi ve mor ışık, görünür spektrumda ultraviyoleye en yakın frekanslara sahip olduğundan, diğer renklere göre çok daha fazla saçılır. Bu yoğun saçılma, gökyüzünün her yönden mavi görünmesine yol açar.
Gökyüzünün rengini belirleyen temel fiziksel prensipleri ve ışığın atmosferle etkileşimini açıklıyor.