Per capire come la luce viaggia dal sole alla Terra, devi capire cos'è la luce. La luce è un'onda elettromagnetica, un'onda di energia elettrica e magnetica che oscilla molto rapidamente. Esistono molte onde elettromagnetiche diverse e il tipo è determinato dalla velocità di oscillazione. Ad esempio, le onde radio oscillano più lentamente della luce, mentre i raggi X oscillano molto più rapidamente. Queste onde elettromagnetiche viaggiano in piccoli pacchetti chiamati fotoni. Poiché la luce viaggia sia in onde che in pacchetti di fotoni, si comporta sia come un'onda che come una particella.
La maggior parte delle onde richiede un mezzo per viaggiare. Ad esempio, se lasci cadere un sasso in uno stagno, fa ondeggiare nell'acqua. Niente acqua, niente onde. Poiché la luce è composta da fotoni, tuttavia, può viaggiare attraverso lo spazio come un flusso di minuscole particelle. I fotoni in realtà viaggiano più velocemente nello spazio e perdono meno energia lungo il percorso, perché non ci sono molecole che li rallentano.
Quando la luce viaggia attraverso lo spazio dal sole, tutte le frequenze della luce viaggiano in linea retta. Quando la luce colpisce l'atmosfera, tuttavia, i fotoni iniziano a scontrarsi con le molecole di gas. I fotoni rossi, arancioni e gialli hanno lunghezze d'onda lunghe e possono viaggiare attraverso le molecole di gas. I fotoni verdi, blu e viola, tuttavia, hanno lunghezze d'onda più corte, il che consente alle molecole di assorbirli facilmente. Le molecole trattengono il fotone solo per un istante, quindi le sparano di nuovo in una direzione casuale. Ecco perché il cielo sembra azzurro. Molti di questi fotoni sparsi volano verso la Terra, facendo sembrare che il cielo risplenda. Questo è anche il motivo per cui i tramonti sembrano rossi. Al tramonto, i fotoni devono viaggiare attraverso uno strato più ampio di atmosfera prima di raggiungere i tuoi occhi. Vengono assorbiti più fotoni a frequenza più alta, lasciando strati di rosso, arancione e giallo.