Во время заката и рассвета свет проходит по касательной к земной поверхности, так что путь, проходимый светом в атмосфере, становится намного больше, чем днём. Из-за этого большая часть синего и даже зелёного света рассеивается из прямого солнечного света, поэтому прямой свет солнца, а также освещаемые им облака и небо вблизи горизонта окрашиваются в красные тона.
Рассеяние и поглощение — главные причины ослабления интенсивности света в атмосфере. Рассеяние меняется как функция от отношения диаметра рассеивающей частицы к длине волны света. Когда это отношение меньше 1/10, возникает рэлеевское рассеяние, при котором коэффициент рассеяния пропорционален 1/λ4. При бо́льших значениях отношения размера рассеивающих частиц к длине волны закон рассеивания изменяется согласно Уравнению Гюстава Ми; когда же это отношение больше 10, с достаточной для практики точностью применимы законы геометрической оптики.
От солнца исходит множество различных лучей, большая часть которых совсем невидима. Видимые лучи тоже неодинаковы, они различных цветов: красные, оранжевые, жёлтые, зелёные, голубые, синие и фиолетовые.
Наше зрение устроено так, что эту смесь разноцветных лучей мы воспринимаем как белый свет. Правда, мы видим его чуть желтоватым. Объясняется это тем, что земной шар окружён атмосферой и в толстом слое атмосферного воздуха некоторая доля лучей, главным образом синих и голубых, поглощается. Поэтому к нам на поверхность земли синих и голубых лучей доходит меньше, чем жёлтых, оранжевых и красных.
Чем ближе к земле, тем плотнее воздух, тем больше в нём водяных паров и тем больше поглощается лучей. Утром и вечером, когда нам видно солнце низко над горизонтом, его лучи скользят вдоль земной поверхности, где воздух всего плотнее. Путь лучей через плотные слои воздуха в это время длиннее, чем днём. В результате синих и голубых лучей задерживается ещё больше, и к нам приходят почти одни красные и оранжевые. Вот мы и видим красное или оранжевое солнце.
