Il fenomeno fisico alla base del colore azzurro del cielo è la diffusione della luce. La luce del sole è visibile ed è bianca, se l’osservatore si trova sulla traiettoria diretta dei raggi solari. Ma, essa può essere vista anche lateralmente in quanto sul suo percorso, incontra particelle che la diffondono: ogni urto con una particella fa sì che parte della luce si sparga in tutte le direzioni. In cielo le particelle che diffondono la luce sono le molecole d’aria, azoto, ossigeno, vapore d’acqua. Ricordando che la luce bianca è il risultato della composizione di più colori fra cui il rosso, l’indaco, l’azzurro ecc., la diffusione della luce è meno efficace per il versante rosso, mentre l’azzurro è diffuso almeno quattro volte meglio del rosso. Come conseguenza l’intera volta celeste ci appare azzurra, ad eccezione della parte occupata dal sole, dal quale ci perviene in massima misura luce diretta bianca. Se nel cielo ci fosse il vuoto, esso apparirebbe nero per assenza di diffusione, sole escluso il quale si presenterebbe immutato.