天空中色彩各異的顏色是在不同的氣象條件下，陽光在大氣層中的散射所引起的。我們所看到的天空的顏色，實際上是大氣層散射的光線的顏色。如果天空是十分純淨的，沒有大氣和其它微粒的散射作用，那麼，除了能看見太陽、月亮、星星以外，整個天空背景將是一片黑暗。
大氣對不同色光的散射作用並不是“機會均等”的，在相同的非均勻媒質中，光的波長越短，散射就越強。波長較短的藍光和紫光要比波長較長的紅光和橙光的散射能力強10萬倍；另一方面，散射強度與媒質中質點的大小有關，質點越小，越有利於短波光線的散射，而不利於長波光線的散射。
在晴朗的天氣中，大氣比較純淨，大氣分子是極細小的質點，有利於短波光線的散射，所以陽光中波長較短的藍光和紫光極易通過大氣散射開來，散佈在整個天空背景上，由於人眼對紫光不太敏感，所以天空看起來就成了蔚藍色。
當天空中有云時，雲中的水滴是較大的質點，可以引起各種色光的散射，相互混合的結果，看上去就如片片白絮。
在大雨來臨之前，雲中的水滴又大又密，透明度很低，散射出來的光線很少，因此天空看上去就是灰濛濛或黑沉沉的。
爲什麼天空會呈現不同的顏色的科學故事點評假如沒有大氣的散射作用，天空就不再是蔚藍色，早晨也看不見紅日冉冉升起，烈日當頂時太陽明亮而刺眼，背陰處則暗淡無光，屋內一片漆黑，太陽一落山就變得伸手不見五指啦！
