A luz do Sol pode parecer branca, mas na realidade, ela é composta por todas as cores do arco-íris. Cada cor da luz tem um comprimento de onda diferente, que vai do violeta (o comprimento de onda mais curto) ao vermelho (o comprimento de onda mais longo).
No horizonte, a luz do Sol é vista após atravessar uma grande parte da atmosfera, onde os comprimentos de onda curtos (como o azul) foram amplamente dispersos, restando principalmente os comprimentos de onda mais longos (vermelho e laranja).
Acima, a luz do Sol dispersa principalmente os comprimentos de onda curtos (como o azul), o que dá ao céu sua cor azul.
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A dispersão de Rayleigh
Quando a luz do Sol entra na atmosfera terrestre, ela interage com as moléculas de ar, principalmente nitrogênio e oxigênio. Essa interação causa o que chamamos de dispersão de Rayleigh.
Esse fenômeno de dispersão afeta as cores da luz de maneira diferente, dependendo de seu comprimento de onda. As cores de comprimentos de onda curtos (como o azul e o violeta) são dispersas em todas as direções muito mais do que as cores de comprimentos de onda longos (como o vermelho e o amarelo).
Embora a luz violeta seja dispersa ainda mais que a luz azul, nossos olhos são menos sensíveis ao violeta e grande parte da luz violeta é absorvida na alta atmosfera. Portanto, é a luz azul que predomina e dá ao céu sua cor característica.
O pôr e o nascer do Sol
Você já notou que o céu assume tons de vermelho e laranja ao nascer e ao pôr do Sol. Isso se explica pelo fato de que, quando o Sol está baixo no horizonte, sua luz precisa atravessar uma camada mais espessa da atmosfera. Os comprimentos de onda curtos (azul e violeta) são então dispersos bem antes que a luz alcance nossos olhos, deixando os comprimentos de onda mais longos (vermelho e laranja) dominarem.