Jedno od vječnih pitanja koje se dugo smatralo neodgovornim je što uzrokuje da nebo izgleda plavo. Moderna znanost i razumijevanje svjetlosnih valova dali su odgovor, iako su mnogi lažni odgovori još uvijek popularni. Ono što uzrokuje da nebo izgleda plavo rezultat je elektromagnetskog raspršenja, korištenjem sunčeve svjetlosti i čestica Zemljine atmosfere.
Da biste razumjeli što uzrokuje da nebo izgleda plavo, morate razumjeti kako svjetlosni valovi djeluju. Svjetlosni val je vibrirajuće polje energije koje putuje u valovima. Udaljenost od jednog vala do drugog naziva se valna duljina i određuje boju svjetlosti. Sunčeva svjetlost sadrži sve različite boje; sve se stapa kako bi tvorilo bijelo svjetlo koje putuje u ravnoj liniji dok ne udari u bilo što. Ovisno o objektu u koji naleti, svjetlost se može razbiti na različite duljine svjetlosnih valova. Najkraći svjetlosni valovi odgovaraju plavoj i ljubičastoj boji, koje također imaju najviše sadržane energije i najveću frekvenciju.
Kada svjetlosni val udari u česticu plina, poput onih koje čine atmosferu koja okružuje zemlju, čestica može apsorbirati dio energije vala. Koju god energiju čestica apsorbira, ona zrači ili reflektira. Budući da imaju najveću frekvenciju, valovi plave svjetlosti puno se češće apsorbiraju od njihovih sporijih, manje energičnih suputnika.
Rayleighovo raspršivanje, proces nazvan po engleskom znanstveniku koji ga je otkrio, opisuje što uzrokuje da nebo izgleda plavo. Zbog mikroskopskih tekstura na površinama čestica atmosfere, plava apsorbirana svjetlost ne zrači ili se reflektira samo u jednom smjeru, već puca u svim smjerovima. Dok gledate u nebo, vidite raspršeno svjetlo dok se odbija po cijeloj atmosferi.
Rayleighovo raspršivanje također opisuje zašto se čini da nebo svijetli u boji prema horizontu. Budući da gledate u nebo mnogo dalje, svjetlosni valovi prolaze kroz više zraka da bi došli do vas. Što dalje gledate, raspršivanje postaje manje koncentrirano, što uzrokuje svjetlije plave nijanse blizu ruba horizonta.
Ako se pitate zašto, pri izlasku ili zalasku sunca, nebo postaje crveno i narančasto, to je također proces raspršivanja. Kada je sunce blizu horizonta, mora proći kroz mnogo više atmosfere. Kako to čini, duži svjetlosni valovi koji prolaze kroz tanje slojeve atmosfere jedini su valovi koji se raspršenjem ne raspršuju u potpunosti. Duži svjetlosni valovi čine narančastu i crvenu boju, pa je to svjetlost koja postaje vidljiva pri izlasku i zalasku sunca.
Popularna lažna objašnjenja sugeriraju da je nebo plavo jer se svjetlost odbija od plavih oceana. Zapravo, radi obrnuto. Ono što uzrokuje da ocean izgleda plavo je ista stvar koja uzrokuje da nebo izgleda plavo. Ocean reflektira boju neba, tako da ako je nebo raspršeno plavo svjetlo, čestice u oceanu će primati i raspršiti uglavnom plavo svjetlo.