چرا آسمان آبی است؟

بر عکس زمین، ماه جو ندارد و بنابراین رنگ ندارد. آسمانش کاملا سیاه است. زمانی که خورشید در محلی از ماه غروب می کند، همراه با افت شدیدی در دما همه جا تقریبا فورا تاریک می شود.

چرا آسمان آبی است؟ چرا بنفش، قرمز و یا سیاه نیست؟ چه عاملی باعث شده که آسمان آبی دیده می شود؟ رنگ آسمان به این حقیقت وابسته است که نور با ذرات و مولکول های گازهایی که جو زمین را تشکیل می دهند، برهم کنش می کند. اثر این فرایند که به آن پراکندگی گفته می شود برای نوری است که به ذره ای برخورد می کند، توسط آن جذب می شود و سپس در تمام جهات بازتاب می شود. دو عامل باعث بوجود آمدن این پدیده می شود: طول موج نورمرئی و اندازه ذره ای که نور با آن برخورد می کند.
با توجه به قانون پراکندگی رایلی، اگر اندازه ذره کمتر از طول موج نور مرئی باشد، ذره مورد نظر ذره مناسبی است. چون طول موج کوتاه تر را با تاثیر بیشتری نسبت به طول موج های بلندتر پراکنده می سازد. مولکول های جو زمین (که کوچکتر از طول موج نور آبی هستند) به وضوح نور آبی را موثرتر از نورهای سبز و زرد و قرمز بازتاب می دهند. اگر مجموعه ای از مولکول ها را مستقیما در خطی در برابر خورشید قرار دهیم، خورشید اندکی قرمز به نظر می رسد. اما اگر به همین مجموعه مولکولی از کنار یا بغل نگاه کنیم نوری را که مجموعه در حال پخش و پراکنده کردن آن است، می بینیم ( پراکندگی نورآبی بر دیگر نورها چیرگی دارد.)
رنگ قرمز خورشید نتیجه دیگر پراکندگی است. هنگامی که خورشید در هنگام غروب به نظر می رسد که به سمت افق حرکت می کند، نور آن به میزان زیادی در جو نفوذ می کند. از آن جایی که مولکول های درون جو نور آبی را بهتر از هر نور دیگری انتشار داده و پراکنده می کنند، نوری که درون جو در این زمان به چشم ما می رسد رنگ آبی ندارد، از این جهت نور قرمز دارای تسلط و برجستگی بیشتری است. حالتی که به آن گرگ و میش گفته می شود و همچنین طلوع آفتاب نیز نتیجه پراکندگی نور توسط مولکول های جو است.