光が太陽から地球にどのように伝わるかを理解するには、光とは何かを理解する必要があります。 光は電磁波であり、電気および磁気エネルギーの波が非常に速く振動します。 電磁波にはさまざまな種類があり、その種類は発振速度によって決まります。 たとえば、電波は光よりもゆっくりと振動しますが、X線ははるかに速く振動します。 これらの電磁波は、光子と呼ばれる小さなパケットで伝わります。 光は波とフォトンパケットの両方を通過するため、波と粒子の両方のように動作します。
ほとんどの波は、移動するために媒体を必要とします。 たとえば、池に岩を落とすと、水中で波が発生します。 水も波もありません。 ただし、光は光子で構成されているため、小さな粒子の流れのように空間を移動できます。 光子は実際には宇宙をより速く移動し、途中で失われるエネルギーが少なくなります。これは、光子を減速させる分子がないためです。
光が太陽から空間を通過するとき、光のすべての周波数は直線で移動します。 しかし、光が大気に当たると、光子はガス分子と衝突し始めます。 赤、オレンジ、黄色の光子は波長が長く、ガス分子を通り抜けることができます。 ただし、緑、青、紫の光子は波長が短いため、分子がそれらを簡単に吸収できます。 分子は一瞬だけ光子を保持し、次にランダムな方向にそれらを再び発射します。 これが空が青く見える理由です。 これらの散乱光子の多くは地球に向かって飛んでおり、空が輝いているように見えます。 これが夕日が赤く見える理由でもあります。 日没時には、光子は目に届く前に、より大きな大気層を通過する必要があります。 より高い周波数の光子がより多く吸収され、赤、オレンジ、黄色の層が残ります。