Τα ηλιοβασιλέματα είναι κόκκινα επειδή το φως διανύει έως και 30 φορές μεγαλύτερη απόσταση στην ατμόσφαιρα απ' ό,τι το μεσημέρι.

Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται σκέδαση Rayleigh και περιγράφηκε από τον Βρετανό φυσικό Lord Rayleigh το 1871. Το ηλιακό φως αποτελείται από όλα τα χρώματα του φάσματος, αλλά κάθε χρώμα έχει διαφορετικό μήκος κύματος. Το μπλε φως έχει μικρό μήκος κύματος και σκεδάζεται εύκολα από τα μόρια του αζώτου και του οξυγόνου στην ατμόσφαιρα.Κατά τη διάρκεια της ημέρας, το φως διανύει μια σχετικά μικρή απόσταση στην ατμόσφαιρα, με αποτέλεσμα να βλέπουμε τον ουρανό μπλε. Όταν όμως ο ήλιος βρίσκεται χαμηλά στον ορίζοντα, οι ακτίνες του πρέπει να διαπεράσουν πολύ μεγαλύτερο όγκο αέρα. Σύμφωνα με τη NASA, η διαδρομή αυτή μπορεί να είναι έως και 30 φορές μεγαλύτερη από την κατακόρυφη απόσταση του μεσημεριού.Σε αυτή τη μεγάλη διαδρομή, το μπλε και το βιολετί φως διασκορπίζονται σχεδόν πλήρως πριν φτάσουν σε εμάς. Τα μεγαλύτερα μήκη κύματος, όπως το κόκκινο (περίπου 650 νανόμετρα) και το πορτοκαλί (περίπου 590 νανόμετρα), καταφέρνουν να περάσουν χωρίς να σκεδαστούν τόσο έντονα. Αυτό το φιλτράρισμα δημιουργεί τις θερμές αποχρώσεις που θαυμάζουμε στο σούρουπο.Η παρουσία αερολυμάτων, όπως η ηφαιστειακή τέφρα ή οι ρύποι, μπορεί να ενισχύσει το φαινόμενο. Για παράδειγμα, μετά την έκρηξη του ηφαιστείου Κρακατόα το 1883, καταγράφηκαν εντυπωσιακά κόκκινα ηλιοβασιλέματα σε όλο τον κόσμο για μήνες. Η υγρασία μετά από μια καταιγίδα καθαρίζει τον αέρα από μεγάλα σωματίδια, κάνοντας τα χρώματα να φαίνονται ακόμα πιο καθαρά και λαμπερά.