在晴朗無雲的日子裡，若有人問你，天空是什麼顏色？你一定會肯定地回答：天空是蔚藍色的。宇宙飛船上的太空人可以看到地球殼體外籠罩著蔚藍色的大氣層，我們也可在晴朗日子裡站在曠野中看到蔚藍的天空，而且天氣越晴朗，天空的藍色越顯得澄澈。天空為什麼呈蔚藍色呢？
有人猜想，天空中含有一種藍色的氣體，或者大氣本身就是藍色的。事實究竟怎樣？通過科學實驗表明，當太陽光射入地球大氣層時，遇到大氣分子和其他微粒而被散射，這些大氣分子和微粒本身是不會發光的，但是由於它們散射了太陽光，每一大氣分子就變成了一個散射光的光源。它們向四面八方發射出光來。在高空沒有多少飄塵粒子，故以分子散射（瑞利散射）為主，散射光的光強與入射光的波長四次方成反比。陽光所含的七種顏色中，紫、藍、青光等的波長短，最容易被大氣分子散射出來；而波長較長的橙、紅、黃等顏色的光波透射力最強，被散射便弱，它們能透過這些大氣分子而保持原來的射程方向。這樣光波的分離作用就此發生，在高空的散射光便以紫、藍、青光等為主。另外，散射光線的顏色與微粒的大小有密切關係，微粒越小，則只有短光波遭到散射，對下層空氣分子散射來講，主要是藍色光線被散射出來。因此，我們看到的天空是蔚藍色的，而且天氣越晴朗，天空越藍。
那麼高空天空的顏色是否也是藍色的？不一定。越到高空，天空的顏色愈灰暗，甚至變成黑灰色。
原來，越到高空，空氣越稀薄，空氣分子數減少得很厲害，分子散射出的光輝就逐漸變弱，天空的亮度因此就越來越暗，由青色（離地約8千米以上）遞變為暗青色（離地約11千米），再遞變為暗紫色（離地約為13千米），只有那最易被散射的紫色光波才被高層稀疏的空氣分子散射來。到20千米以上的高空，分子更稀少了，散射作用幾乎完全看不出來，沒有散射光，天空當然變成黑灰色的了。
低層大氣中含有較多的塵粒，這裡的散射以米散射為主，米散射不遵從分子散射那樣的散射規律而是遵從更複雜的規律，陽光被散射後基本上仍為白光，我們也就看到地平線附近的天際為灰白色或青灰色。