因为一个透明物体要被看到,要么有不均匀的折射率,表现为扭曲物象;要么能吸收某个波长的可见光,表现为有颜色;然而这两种特性空气都不具备。空气是一种很稀薄的介质,折射率即使不均匀也不太可能被人眼觉察,只有某些异常强烈的局部温差才会带来显著的大气光学现象,比如沙漠里的海市蜃楼。
空气更不可能吸收可见光。进化让生物适应环境,而不是让环境适应生物。空气以怎样的波长比例透过日光,地球生物就会进化出怎样的色觉,所以如果空气吸收了某个波长的光,这种光就不会成为可见光了。
然而如果整个太阳光谱都可见,空气会明显地显出紫色。这是因为水蒸汽和二氧化碳在红外波段有显著的吸收,可见光和紫外线就显得更亮了。而那些被吸收了红外线无法被地表反射回宇宙,就会把能量留在空气里,这就是温室效应的本质了。
通常,空气中分子的直径远远小于可见光的波长,这会对可见光产生明显的瑞利散射,波长越短,散射越强。而我们的视觉又对蓝色更加敏感,因此看到了蓝色的天空。为此,风景画也要将远景画得偏暗、偏蓝一些,就是所谓的“空气透视”。而当阳光从地平线附近穿过更加厚实的大气,太阳附近的天空就只剩下散射较少的红橙光,朝阳和落日因此有了红艳的霞光,在火山活动强烈的年份,平流层的超细微粒还会加强这一效果。
而当空气中含有和光波长差不多的微粒,比如阴天的水滴,米氏散射就开始主导,所有波长的光都以类似的强度散射。或者出现更大的尘埃,令短波长的光难以穿透,我们就将看到黄橙色的天,这在扬沙浮尘天气中格外的显著。在那些大气成分失控的行星,金星的空气因为弥漫着厚重的硫酸滴而拥有骇人的黄色天空。火星弥漫的铁氧化物浮沉则把天空染成了红色,却令落日显出诡异的蓝色。