Por que o céu é azul?

Sabemos que diferentes cores de luz possuem diferentes frequências e comprimentos de onda, e que a luz branca contém todos os comprimentos de onda básicos, ou seja, todas as cores básicas.

A luz branca que vem do sol chega a atmosfera terrestre e colide com as moléculas presentes nesta. A luz azul, por sua vez, possui uma frequência próxima à frequência de ressonância dos átomos presentes na atmosfera. Assim, a luz azul movimenta os elétrons da camada eletrônica dos átomos, causando atraso da luz azul em relação às demais cores e uma dispersão em todas as direções. Com isso, ao chegar na atmosfera, as demais cores são transmitidas, ou seja, passam direto pela atmosfera, e a cor azul é difundida (espalhada) em todas as direções (esse processo é chamado de dispersão de Rayleigh), e desse modo vemos o céu na cor azul.

A presença de outras partículas na atmosfera pode mudar esse comportamento, como é o caso de partículas de umidade. Estas gotículas de água influenciam as propriedades do espalhamento e são responsáveis pela formação do arco-íris antes ou depois de chover.

Uma curiosidade interessante é que, no céu de Marte, certas partículas da atmosfera absorvem mais os comprimentos de onda próximos ao azul e dispersam mais os próximos ao vermelho. Logo, o céu desse planeta é visto vermelho.