Die meisten Luftteilchen sind sogenannte Rayleigh-Streuer. Die Größe der Teilchen ist klein im Vergleich zur Wellenlänge des Lichtes. Diese Moleküle bevorzugen die Streuung von Licht mit kurzer Wellenlänge, d.h. blaues Licht. Dieses Licht wird von den Luftteilchen abgelenkt und gelangt so u.a. in unser Auge. Das rote Licht dagegen wird von der Luft kaum beeinflusst und geht geradlinig durch die Atmosphäre. Wir sehen es daher im wesentlichen, wenn wir direkt in die Sonne schauen oder das Licht an anderen Flächen reflektiert wird. Aus diesem Grunde sehen wir den unbewölkten Tageshimmel blau.

Dieses Blau erscheint heller und weniger gesättigt, d.h. blasser, am Horizont und in der Nähe der Sonne. Dagegen zeigt sich der Himmel etwa im 90 Grad-Winkel zur Sonne (auf der Geraden durch Sonne und Zenit) dunkel und tiefblau. Der hellere Himmel am Horizont ist durch die größere Anzahl der streuenden Luftteilchen bedingt, insbesondere auch die der Aerosole. Aerosole sind Teilchen mit größeren Durchmessern als normale Luftmoleküe, z.B. Wasserdampf und Staub. Bei der Lichtstreuung zeigen Aerosole keine Bevorzugung bestimmter Wellenlängen (Mie-Streuung). Daher ist das Himmelsblau durch die Beimischung anderer Farbtöne am Horizont blasser.
Alle Luftteilchen streuen das Licht bevorzugt in Vorwärtsrichtung. Daher ist der Himmel in Sonnenrichtung heller. Aber insbesondere die großen Mie-Streuer zeigen diese Bevorzugung, so dass hier auch andere Spektralfarben als Blau vorkommen und so den Himmel wiederum blasser erscheinen lassen.
Das Minimum der Rayleigh-Streuung liegt bei einem Winkel von 90 Grad zur Sonne.

Literatur:

• Hoeppe, Götz, Blau - die Farbe des Himmels, Spektrum Akademischer Verlag, 1999
• Minnaert, M.G.J., Licht und Farbe in der Natur, Birkhäuser, 1992
  
• Gibbs, Philip, Why is the sky blue?, 1997