Le ciel apparaît bleu pendant la journée à cause d'un phénomène appelé diffusion Rayleigh. Cette diffusion est provoquée par des particules présentes dans l’atmosphère qui sont bien plus petites que la longueur d’onde de la lumière visible. Lorsque la lumière du soleil frappe ces particules, la lumière bleue est diffusée dans toutes les directions, tandis que les autres couleurs de lumière ne sont pas autant diffusées. C'est pourquoi nous voyons le ciel bleu pendant la journée.

L'ampleur de la diffusion dépend de la longueur d'onde de la lumière et de la taille des particules. La lumière bleue a une longueur d’onde plus courte que la lumière rouge, elle est donc davantage diffusée par les particules présentes dans l’atmosphère. C'est pourquoi nous voyons le ciel bleu pendant la journée, même si la lumière du soleil contient en réalité toutes les couleurs de l'arc-en-ciel.

La diffusion de la lumière solaire par les particules dans l’atmosphère fait également apparaître le ciel plus lumineux à l’horizon. En effet, il y a plus d’atmosphère entre l’observateur et l’horizon, ce qui permet à la lumière solaire de se disperser davantage.

La diffusion Rayleigh fait également apparaître le ciel bleu pour les astronautes dans l’espace. Cependant, le ciel semble beaucoup plus sombre aux astronautes car il n’y a pas d’atmosphère pour disperser la lumière du soleil.