首先要明确：天空本身是不会发光的，我们看到的天空颜色，实际上是大气层中的气体分子将太阳光散射到了我们的眼中。我们知道，太阳光是“白光”，也就是在可见光波长范围内均匀分布的光，具有“红橙黄绿蓝靛紫”七种颜色。

       大气层中气体分子的尺度要远远小于可见光的波长，这种尺度的微粒对不同颜色的光线具有不同的散射强度。其散射强度与入射光的波长的四次方成反比。红光的波长较长，红光被散射的较难，而蓝、紫光的波长较短，就更容易被散射。所以，大气分子就好比一张滤网，把太阳光中长波的成分过滤掉，将剩下的蓝、紫光洒向大地。而眼睛原本对紫色就不敏感，加上紫色光在散射的同时也被大量吸收因此我们看到的天空就是蓝色的。

       比较有意思的是，天空原本是无色的，它是通过太阳光的色散，才有了色彩。因此，人们在晚上所看到的天空是黑色的。

当然，晴朗的天空并不一直是蓝色的，当日落或日出时，天空会呈现出美丽的红色，这又是为什么呢？

很容易想象：日落或日出时，太阳光要经过更厚的大气层，才能到达我们的眼睛。 波长较短的蓝、紫光经过这么厚的大气层的重重散射，能到达我们眼中的所剩无几，剩下受到散射比较弱的红光，就是我们看到的夕阳或朝霞及其周围天空的红色了。

通常，在下雨天或阴天，天空所呈现出的是灰白色。这是因为一些较厚的云层对太阳光所表现出来的是反射，光线相对晴天要弱，而当阳光再次透过这些厚厚的云层后，反射出来的颜色是包含在云层中的尘埃和小水滴以及冰晶的颜色，因此，这个时候的天空是灰白色的。

天空也并不是全天都是蓝色的。在日出和日落时，天空所呈现出来的颜色是红色的。这是因为当阳光穿过大气层时，紫光通过散射逐渐衰减，透射后剩下的光中颜色偏于波长较长的红光，红光通过散射后依然是以波长较长的光居多，因此这个时候看到的天空是红色的。

日落后，天黑前，天空的颜色也不是蓝色，而是呈现出深蓝色。这是因为在距离地面20~50km的大气中，有一个被称之为臭氧层的层面，它能大量吸收太阳光中波长较短的紫光，而波长较短的蓝光却无法得到阻拦。因此，这个时间段的天空会呈现出深蓝色。