Üks igavesetest küsimustest, millele on kaua peetud vastuseta, on see, mis põhjustab taeva sinisena. Kaasaegne teadus ja arusaam valguslainetest on andnud vastuse, kuigi paljud valevastused on endiselt populaarsed. See, mis põhjustab taeva sinise väljanägemise, on elektromagnetilise hajumise tulemus, kasutades päikesevalgust ja Maa atmosfääri osakesi.
Et mõista, mis põhjustab taeva sinise väljanägemise, peate mõistma, kuidas valguslained töötavad. Valguslaine on vibreeriv energiaväli, mis liigub lainetena. Kaugust ühest lainest järgmiseni nimetatakse lainepikkuseks ja see määrab valguse värvi. Päikesevalgus sisaldab kõiki erinevaid värve; kõik segunevad kokku, moodustades valge valguse, mis liigub sirgjooneliselt, kuni põrkub millegi vastu. Sõltuvalt objektist, millega see kokku põrkub, saab valguse jagada erineva pikkusega valguslaineteks. Kõige lühemad valguslained vastavad sinisele ja violetsele värvile, millel on ka kõige rohkem sisalduv energia ja kõrgeim sagedus.
Kui valguslaine tabab gaasiosakest, näiteks neid, mis moodustavad maad ümbritseva atmosfääri, võib osake neelata osa laine energiast. Ükskõik, mis energiat osake neelab, see kiirgab või peegeldab. Kuna neil on kõrgeim sagedus, neelduvad sinise valguse lained palju sagedamini kui nende aeglasemad ja vähem energilised kaaslased.
Rayleighi hajumine, selle avastanud inglise teadlase järgi nime saanud protsess, kirjeldab seda, mis põhjustab taeva sinise väljanägemise. Atmosfääriosakeste pindade mikroskoopiliste tekstuuride tõttu ei kiirga ega peegeldu sinine neeldunud valgus ainult ühes suunas, vaid paiskub välja kõikvõimalikes suundades. Kui vaatate taevasse, näete hajutatud valgust, kui see põrkub ümber atmosfääri.
Rayleighi hajumine kirjeldab ka seda, miks taevas paistab silmapiiri poole heledamaks muutuvat. Kuna vaatate taevast palju kaugemal, läbivad valguslained teieni jõudmiseks rohkem õhku. Mida kaugemale vaatate, seda vähem kontsentreerub hajumine, põhjustades horisondi serva lähedal heledamaid siniseid toone.
Kui mõtlete, miks taevas päikesetõusul või -loojangul muutub punaseks ja oranžiks, on see samuti hajumine. Kui päike on horisondi lähedal, peab see läbima palju rohkem atmosfääri. Nagu see juhtub, on pikemad valguslained, mis läbivad atmosfääri õhemaid kihte, ainsad lained, mida hajumine täielikult ei haju. Pikemad valguslained moodustavad oranži ja punase värvi, nii et see on valgus, mis muutub nähtavaks päikesetõusul ja päikeseloojangul.
Populaarsed valeseletused viitavad sellele, et taevas on sinine, kuna valgus peegeldub siniselt ookeanilt. Tegelikult töötab see vastupidi. See, mis põhjustab ookeani sinisena, on sama, mis paneb taeva siniseks. Ookean peegeldab taeva värvi, nii et kui taevas on hajutatud sinine valgus, saavad ookeanis olevad osakesed vastu ja hajutavad enamasti sinist valgust.