Le ciel rouge au coucher ou au lever du soleil est dû à la diffusion de Rayleigh : lorsque le soleil est bas, sa lumière traverse une couche atmosphérique beaucoup plus épaisse, et les courtes longueurs d'onde (bleu, violet) sont presque entièrement diffusées, ne laissant passer que les rouges et oranges jusqu'à l'observateur.
Le dicton « ciel rouge le soir, beau temps à espérer ; ciel rouge le matin, pluie en chemin » a une base météorologique : un coucher de soleil rouge indique de l'air sec à l'ouest (beau temps en approche), tandis qu'une aube rouge peut indiquer que l'air sec est déjà passé et que l'humidité arrive de l'ouest. L'intensité du rouge augmente avec les particules en suspension (brume, cendres volcaniques).