Soalan mengapa langit berwarna biru adalah salah satu yang paling sering ditanya oleh kanak-kanak, dan jawapannya melibatkan fizik cahaya yang sangat elegan. Cahaya Matahari kelihatan putih kerana ia mengandungi semua warna dalam spektrum โ dari merah hingga ungu. Apabila cahaya ini memasuki atmosfera Bumi, ia bertembung dengan molekul-molekul gas seperti nitrogen dan oksigen.
MolekulL-molekul udara ini menghamburkan cahaya dalam fenomena yang dipanggil hamburan Rayleigh, dinamakan sempena Lord Rayleigh yang menerangkannya pada abad ke-19. Keistimewaan hamburan Rayleigh adalah ia jauh lebih kuat untuk cahaya berpanjang gelombang pendek (biru dan ungu) berbanding cahaya berpanjang gelombang panjang (merah dan jingga). Secara kuantitatif, keamatan hamburan adalah berkadar songsang dengan panjang gelombang dipangkat empat โ bermakna cahaya biru (panjang gelombang ~450nm) dihamburkan kira-kira 10 kali lebih kuat daripada cahaya merah (panjang gelombang ~700nm).
Jadi mengapa langit kelihatan biru dan bukan ungu? Sebenarnya, cahaya ungu dihamburkan lebih kuat daripada cahaya biru. Namun ada dua sebab langit kelihatan biru: pertama, Matahari menghasilkan lebih banyak cahaya biru berbanding ungu; kedua, mata manusia lebih sensitif kepada biru berbanding ungu.
Fenomena yang sama menerangkan mengapa langit berwarna merah dan jingga sewaktu matahari terbit dan terbenam. Apabila Matahari rendah di ufuk, cahayanya perlu merentasi lapisan atmosfera yang jauh lebih tebal. Cahaya biru dihamburkan habis dalam perjalanan ini, meninggalkan hanya cahaya merah dan jingga yang sampai ke mata kita.