Årsaken til den blå himmelen finner vi i lysspredningen. På vei ned mot jordoverflaten er det lyset med de korteste bølgelengdene som spres mest.
Det blå lyset er den mest kortbølgede fargen i det synlige spekteret, og derfor blir det spredt vesentlig mer blått lys utover himmelen enn lys av alle andre farger i det synlige spekteret.
Det er atmosfærens minste molekyler, som oksygen (O2) og nitrogen (N2), som sprer fargene i lyset forskjellig. Større partikler som vann eller støv sprer lys stort sett uavhengig av lysfargen.
Nyansen av blått avhenger av vann
Derfor er det mulig å anslå mengden av nettopp vann i atmosfæren ved å gjøre seg opp en mening om hvor lys blåfargen er.
I ekstremt tørr polarluft virker himmelen nesten blåsvart, mens den himmelen vi synes er mest blå, faktisk er iblandet en del andre farger – altså hvitt lys – for å se virkelig blå ut.
I luftmasser som i lengre tid er blitt tilført vanndamp fra varmt sjøvann, blir himmelen nesten hvit å se på, og den ellers så fremtredende blåfargen overskygges helt til fordel for en kraftigere refleks av hele fargespekteret.
Rayleigh-spredning favoriserer blått lys
Spredningen, som favoriserer det blå lyset, som har en kortere bølgelengde enn rødt, kalles for Rayleigh-spredning. Størrelsen på molekylene som sprer lyset, ligger relativt tett opptil lysets bølgelengde.
Det blå spekteret ligger mellom cirka 4000–5000 ångstrøm, mens for eksempel rødt lys har en bølgelengde på cirka 7000 ångstrøm. En ångstrøm tilsvarer 10-10 meter.
Rayleigh-spredningen står også bak et annet og like velkjent fenomen – den røde solnedgangen. Da er solstrålenes vei ned gjennom atmosfæren så lang at bare den mest utholdende fargen er igjen – og det er faktisk rødt.
