天空之所以是蓝色的，是因为大气对太阳光的散射作用，使我们看到的天空呈现蓝色。
当地球表面被大气包围，太阳光进入大气后，空气分子和微粒会将太阳光向四周散射，而在散射中蓝光波段短，能量大，所以散射出来的光波最多，因此我们看到的天空呈现出蓝色。
天空的颜色实际上是光谱中蓝色周围的合成颜色，如果没有大气层我们看见的太阳就是在漆黑的太空背景中一个非常耀眼的大火球，空间站的宇航员就能看到这样的景象，因为太阳是一颗色温约为5000K的恒星，其光偏向黄色部分，所以我们透过大气层看太阳往往是黄颜色的。蓝色光与黄色光混合后是白光(没通过大气层的太阳光)。
阴雨天的天空是灰白色的，因为云层较厚对阳光的主要表现是反射，这时光线就比晴天弱，天空就比晴天显得暗一些，当再次阳光透过较厚云层后，由于云层中含水量较大，还有较多的尘埃，阳光经反射后就主要表现尘埃与小水滴或小冰晶的颜色，所以阴雨天的天空看上去是灰白色的。