Există multe cauze apropiate de schimbarea culorii cerului, dar toate implică modul în care lumina difuzează prin aer. Lumina de la soare poate fi îndoită în timp ce se deplasează prin atmosfera, iar lungimile de undă ale luminii care pot trece cel mai ușor prin aer dau cerului culoarea sa.
Lumina de la soare este albă. Lumina albă este compusă din toate culorile vizibile pentru oameni. Pe măsură ce această lumină trece prin atmosfera bogată în oxigen din jurul Pământului, lungimile de undă scurte care corespund culorilor violet și indigo sunt filtrate și lungimile lor de undă se întind pe cer. La răsăritul soarelui și apusul soarelui, când soarele se apropie de orizontul local, lumina trebuie să treacă prin mai mult aer înainte de a ajunge la observator. Aceasta se propagă mai mult decât de obicei, lăsând în primul rând lungimile de undă mai lungi de galben, portocaliu și roșu pentru a fi văzute.
Particulele din aer pot crea un efect similar. Uneori, o erupție vulcanică, poluare industrială sau incendiu forestier produce cantități mari de cenușă și praf în atmosfera superioară. Acest lucru tinde să întunecă suprafața și să împrăștie lumina în moduri care transformă cerul în culori diferite.
