السبب في حمرة السماء لحظة الغروب يعود لظاهرة تسمى Rayleigh scattering. فعندما تمر فوتونات ضوء الشمس في الغلاف الجوي فان بعض هذه الفوتونات تمتص بواسطة جزئيات غاز الغلاف الجوي. وهذا يسبب في إثارة هذه الجزئيات لمستويات طاقة اعلي، ولكن ما تلبث ان تعود إلى مستويات طاقتها الأصلية وتطلق الطاقة التي امتصتها في صورة فوتونات أخرى.
ويجب ان نعلم ان هناك شرطا رئيسيا يجب ان يتحقق لكي تثار الجزئيات وهذا الشرط هو ان يكون تردد الفوتون مساويا لتردد الرنين لجزئيات الغاز. وبالفعل هذا الشرط متحقق بين جزئيات غازات الغلاف الجوي والضوء الأزرق الصادر عن الشمس ويتحقق الشرط أيضا بنسبة اقل مع اللون الأخضر واقل كثيرا مع باقي الألوان وللعلم هذا هو السبب في كون لون السماء ازرق، حيث تتشتت أشعة الشمس ذات اللون الأزرق في كل الاتجاهات فتبدو السماء زرقاء.
وعندما يحدث الغروب فان نفس الشيء يحدث ولكن مع مرور أشعة الشمس في سمك اكبر من الغلاف الجوى لان أشعتها لا تسقط عموديا عليه فيحدث ان يتشتت الضوء الأزرق ونسبة لا بأس بها من الضوء الأخضر ولكن لأنه يعبر سمك كبير فانه لا يصل إلى الأرض وهذا يترك المجال للجزء الأحمر والبرتقالي والأصفر من أشعة الشمس ان تصل إلى الأرض بدون مشاكل فتبدو السماء حمراء.


ملاحظة: الفوتونات هي نفسها أشعة الضوء.
أشعة الشمس مكونة من مختلف ألوان الطيف المرئي بالإضافة إلى الطيف الغير مرئية