这个现象可以用瑞利散射来解释，在光线通过大气层传播到地面的这段路程上，蓝紫光由于波长较短，更容易被大气分子散射，因此从地面上看，整个天空呈现蔚蓝色。
物理上瑞利散射告诉我们，散射强度与波长的四次方成反比，也就是波长越短越容易散射，好比于一束太阳光在穿透大气层时，较短波长的蓝紫光会在途中逐渐散射到其它方向，弥漫整个天空，而剩下的波长较长的红光，则顺利通过大气，这一点在日落时显得非常明显。
因为日落时，太阳是逐渐往地平线接近，因此太阳光需要穿过的大气层厚度，要比正午时分更长，因此路程长了，自然散射的蓝紫光就更多，所以日落时，太阳附近都是呈现橘红色。
如果你能乘坐飞船从地面飞往太空，那么天空的颜色将会逐渐从蓝色变为黑色，因为越往上，大气越稀薄，散射现象就越少，也就是意味着将有更少的太阳光子进入你的眼睛，那么呈现出来的自然是黑色。至于宇宙是什么颜色，理论上只要肉眼看不见可见光，那么就是黑色。因此宇宙的颜色，肉眼看来可以说几乎都是黑色。
关于这一点，相关的还有奥伯斯佯谬，也即是为什么夜晚没有亮如白昼？这里就不多讲了。
