1660'lı yıllarda Newton yaptığı prizma deneyleri ile ışığın renklerden oluştuğunu göstermiştir. Her rengin kendine özgü enerji seviyesi, frekansı ve dalga boyu vardır. Örneğin kırmızı en düşük frekans ve enerjiye, en uzun dalga boyuna sahipken, mor en yüksek frekans ve enerjiye, en kısa dalga boyuna sahiptir.

Işık ve renkler hakkındaki detaylı bilgilere Işık Nedir ? adlı makalemden ulaşabilirsiniz.

John Tyndall, ışığın saçılması üzerine çalışmalar yapmış bir bilim adamıdır. Işık, bir madde içinde asılı şekilde dengede duran (süspansiyon karışım) parçacıklara çarparsa yön değiştirir. Işığın bu şekilde saçılmasına Tyndall Efekti denir. Aşağıdaki resimde bu etkiyi kolaylıkla görebilmekteyiz. İlk beherde ışık hiçbir saçılmaya uğramaz. Çünkü suda ışığın saçılmasına neden olacak hiçbir parçacık bulunmaz. Saçılmaya uğramayan ışık, yön değiştirip gözümüze de ulaşmaz. Bu nedenle ilk beher içindeki ışığı göremeyiz. İkinci behere eklenen az miktarda süt sayesinde saçılma gerçekleştirilir. Işık, sütü oluşturan moleküllere çarptığında yön değiştirir. Saçılan ışık demetlerinden bazıları beherin içinden gözümüze ulaşır. Bu yüzden ışığın beher içinde aldığı yolu gözlemleyebiliriz.

Işığın saçılması sırasında, ışığı oluşturan renkler farklı oranlarda saçılıma uğrar. Tyndall, renklerin saçılmasının frekansın 4. kuvveti ile doğru orantılı olduğunu göstermiştir. Yani frekansı yüksek olan renkler daha çok, frekansı düşük olan renkler daha az saçılır. Güneşten atmosferimize gelen ışık, atmosferdeki parçacıklara (havada bulunan moleküller ve toz tanecikleri gibi) çarparak saçılır. Bu saçılmada mavi ve mor, en yüksek frekansa sahip renkler olmasından dolayı en fazla saçılan renklerdir. Diğer renkler çok daha az saçılmaya uğrayarak yeryüzüne rahatlıkla ulaşabilirken, mavi ve mor yüksek saçılım oranı yüzünden atmosferde her yöne doğru hareket eder. Böylece bu iki renk gökyüzünün her yerine ulaşır. Gökyüzünde de saçılım ile sürekli yön değiştiren renkler nihayetinde gözümüze ulaşır. Gökyüzünün her yerinden gözümüze ulaşan renk mavi olduğu için gökyüzünü mavi olarak görürüz.

Peki mor renge ne oldu? Mor en fazla saçılan renk ise gökyüzü neden mor değil?

Bu soruların cevabı için öncelikle güneşten gelen renklerin miktarlarına bakmamız gerekmekte.

Grafikten de anlaşılacağı gibi güneşten gelen renkler içinde en az yüzdeye sahip renk, mor renktir. Atmosfere giren az miktardaki mor renk, yüksek miktarda saçılıma uğrayarak çok az kısmı gözümüze ulaşır. Gözümüzde renkleri algılayan koni hücreleri bulunur. Temelde kırmızı, mavi ve yeşil renge duyarlı bu hücreler, mor ışığı diğer renkler kadar iyi algılayamaz. Mor ışığın algılanabilmesi için yoğun şekilde bu hücrelere ulaşması gerekir. Gökyüzünden gözümüze gelen mor renk ışınları yeterli yoğunlukta olmadığı için mor renk algılanmaz, yine gökyüzünde yüksek saçılma ile gözümüze gelen mavi renk algılanır. Bu yüzden gökyüzü mor değil mavi olarak görünür.

Gündüz mavi gözüken gökyüzü, gün doğumu ve batımında, özellikle güneşin olduğu yönde turuncu renge dönüşür. Bunun nedeni, renklerin atmosferde katettikleri mesafenin artmasıdır. Mor ve mavi, artan mesafe ile çok daha fazla saçılmaya uğrar ve yeterli yoğunluktaki mavi gözümüze ulaşamaz. Bunun yanında kırmızı ve sarı renkler, az saçılım oranına sahip oldukları için yüksek oranda yeryüzüne ulaşır. Gökyüzünden gözümüze kırmızı ve sarı ulaştığı için, gün doğumu ve batımında gökyüzünü bu renklerin karışımı olan turuncu olarak görünürüz.

Güneşin rengi çoğunlukla turuncu olarak görülür. Çünkü güneşten gelen renk ışınlarından kırmızı ve sarı en az saçılıma uğrayarak gözümüze ulaşır. Atmosfer dışından bakılırsa, güneş beyazdır. Çünkü uzayda saçılıma neden olacak maddeler bulunmaz ve bütün renkler güneşten çıktığı gibi gözümüze gelir. Bütün renklerin karışımı da beyazdır.