La explicación no tiene que ver con un capricho de cada día, sino más bien es el resultado de la interacción de la luz del sol con la atmósfera.

Sabemos que la luz solar está compuesta por los siete colores del arco iris y que cada color posee su propia longitud de onda , dentro de esos colores existe una diferenciación en estas longitudes. El rojo y el amarillo son los colores que tienen las ondas más largas, y los azules y violetas más cortas. Por lo tanto, el cielo es azul porque las moléculas de gases dispersan las longitudes de onda corta mejor que las largas, esparciéndose al azar y cambiando de dirección muchas veces al atravesar la atmósfera, chocando con otras partículas de aire y variando su trayectoria.

Entonces, esta variación zigzageante que realizan las ondas cortas antes de llegar al suelo terrestre, dan la sensación de que no parecen venir directamente del sol , sino de todas las regiones del cielo; no así las cortas -amarillas y rojas-, que llegan hasta nosotros en línea recta y en menos tiempo (aproximadamente ocho minuto), dando la sensación de que el sol es amarillo.

Cuando miramos hacia el cielo y lo vemos más bien azul claro o casi blanco, es porque al haber abundancia en la atmósfera de moléculas de gases , la difusión de las ondas largas (rojos y amarillos) hace que disminuya la intensidad del azul que acostumbramos a ver.

Y en el caso de los días nublados, el fenómeno se produce ya que al estar las nubes muy gruesas y por lo tanto existiendo una gran cantidad de gotas incoloras acumuladas que esparcen la luz en todas direcciones, agregándole el hecho de que las partículas difusoras no son coloreadas, el resultado es la atenuación de la luz blanca hacia grises cada vez más oscuros.

Cuando el día está acabando, y los colores rojizos comienzan a aparecer en el horizonte, se produce otro fenómeno. Sucede que el camino que la luz solar recorre dentro de la atmósfera es más largo, los rebotes sucesivos en unas partículas y otras hacen crecer la probabilidad de que las ondas azules y violetas acaben chocando con una partícula absorbente y desparezcan, e incluso la parte amarilla es afectada y difundida, y sólo los rayos rojos, los más direccionales, siguen un camino casi rectilíneo.

Y por último, cuando es de noche y el cielo se ve negro, es a causa de que a la atmósfera apenas le llega luz, y por tanto no puede producir el efecto de difusión.

La importancia de la atmósfera

La atmósfera tiene gran importancia para nuestro diario vivir, pues si no la tuviéramos, el cielo se vería negro aunque el sol nos iluminara permanentemente. Esto ocurre en Mercurio y en la Luna, por ejemplo.

Los planetas que sí tienen atmósfera, pero cuyos componentes son distintos a los de la Tierra, provocan otro tipo de colores en el cielo. Es el caso de Venus y Marte, los que tienen su cielo de color rojo , por estar compuesta su atmósfera en más de 90% por bióxido de Carbono; y en Neptuno, debido a que es de metano, su cielo es de color verde .

En el caso de la Tierra, la atmósfera está compuesta fundamentalmente por Nitrógeno molecular en tres cuartas partes y por Oxígeno molecular en una quinta parte, lo que provoca que el color azul que vemos, sea producido porque el Nitrógeno y el Oxígeno esparcen con mayor eficiencia los colores de ondas cortas.

Si la Tierra no tuviera atmósfera, la luz solar alcanzaría nuestros ojos directamente desde el disco solar y no recibiríamos luz difundida. Además, el cielo aparecería tan negro como por la noche, tal como los astronautas pueden observar de día las estrellas, la luna y los planetas, debido a que están fuera de la atmósfera.