Um zu verstehen, wie Licht von der Sonne zur Erde wandert, muss man verstehen, was Licht ist. Licht ist eine elektromagnetische Welle – eine Welle aus elektrischer und magnetischer Energie, die sehr schnell schwingt. Es gibt viele verschiedene elektromagnetische Wellen, deren Art durch die Schwingungsgeschwindigkeit bestimmt wird. Zum Beispiel schwingen Radiowellen langsamer als Licht, während Röntgenstrahlen viel schneller schwingen. Diese elektromagnetischen Wellen breiten sich in kleinen Paketen aus, die als Photonen bezeichnet werden. Da sich Licht sowohl in Wellen als auch in Photonenpaketen ausbreitet, verhält es sich sowohl wie eine Welle als auch wie ein Teilchen.
Die meisten Wellen benötigen ein Medium, um sich darin fortzubewegen. Wenn Sie beispielsweise einen Stein in einen Teich fallen lassen, schlägt er Wellen im Wasser. Kein Wasser, keine Wellen. Da Licht jedoch aus Photonen besteht, kann es sich wie ein Strom winziger Teilchen durch den Weltraum bewegen. Tatsächlich reisen die Photonen schneller durch den Weltraum und verlieren dabei weniger Energie, weil keine Moleküle im Weg sind, sie zu bremsen.
Wenn Licht von der Sonne durch den Weltraum wandert, bewegen sich alle Frequenzen des Lichts in einer geraden Linie. Trifft jedoch Licht auf die Atmosphäre, beginnen die Photonen mit Gasmolekülen zu kollidieren. Rote, orange und gelbe Photonen haben lange Wellenlängen und können direkt durch die Gasmoleküle wandern. Grüne, blaue und violette Photonen haben jedoch kürzere Wellenlängen, wodurch Moleküle sie leicht absorbieren können. Die Moleküle halten das Photon nur einen Moment lang fest und schießen sie dann in zufälliger Richtung wieder heraus. Deshalb sieht der Himmel blau aus. Viele dieser verstreuten Photonen fliegen auf die Erde zu und lassen den Himmel zu leuchten erscheinen. Auch deshalb sehen Sonnenuntergänge rot aus. Bei Sonnenuntergang müssen die Photonen eine größere Atmosphärenschicht durchqueren, bevor sie Ihre Augen erreichen. Mehr der höherfrequenten Photonen werden absorbiert und hinterlassen Schichten von Rot, Orange und Gelb.
