Диффузное излучение неба
Диффу́зное излуче́ние не́ба — солнечное излучение, достигающее земной поверхности после того, как оно было рассеяно на молекулах или твёрдых частицах в атмосфере. Из всего излучения Солнца, рассеивающегося в атмосфере, около двух третей в конечном счёте достигает Земли как диффузное излучение (если Солнце находится высоко над горизонтом, рассеивается не менее 25 % падающего излучения).
Основные механизмы рассеяния света в атмосфере (рассеяние Рэлея, рассеяние Ми) являются упругими, то есть при этом происходит смена направления излучения без изменения длины волны.
Небо выглядит голубым по той причине, что воздух рассеивает свет с короткой длиной волны сильнее длинноволнового излучения света. Интенсивность рассеяния Рэлея, обусловленного флуктуациями количества молекул газов воздуха в объёмах, соизмеримых с длинами волн света, пропорционально , где — длина волны, то есть фиолетовый участок видимого спектра рассеивается приблизительно в 16 раз интенсивнее красного. Так как излучение синего цвета имеет более короткую длину волны, в конце видимого спектра, он больше рассеивается в атмосфере, чем красный. Благодаря этому участок неба вне направления на Солнце имеет голубой цвет (но не фиолетовый, так как интенсивность излучения в солнечном спектре неравномерна и интенсивность в фиолетовом участке спектра в нём меньше, а также вследствие меньшей чувствительности глаза к фиолетовому цвету и большей к синему, который раздражает не только чувствительные к синему цвету колбочки в сетчатке, но и колбочки, чувствительные к красным и зелёным лучам).
Во время заката и рассвета прямой солнечный свет проходит по касательной к земной поверхности, так что путь, проходимый светом в атмосфере, становится намного больше, чем днём. Из-за этого бо́льшая часть синего и даже зелёного света рассеивается в стороны из прямого солнечного света, поэтому прямой свет солнца, а также освещаемые им облака и небо вблизи горизонта, окрашиваются в красные тона.
При другом составе атмосферы, например, на других планетах, цвет неба, в том числе и при закате светила, может быть другим. Например, цвет неба на Марсе красновато-розовый[1].