Apusul este roșu deoarece lumina soarelui străbate un strat de atmosferă de zece ori mai gros la amurg decât la amiază.

Fenomenul prin care cerul își schimbă culoarea se numește împrăștierea Rayleigh, numit după fizicianul britanic Lord Rayleigh care a publicat studii despre acest subiect în anul 1871. Lumina solară este compusă din toate culorile curcubeului, fiecare având o lungime de undă diferită. Albastrul are o lungime de undă scurtă și este împrăștiat mult mai ușor de moleculele de gaz din atmosferă, motiv pentru care cerul este albastru în timpul zilei.La apus, soarele se află la un unghi foarte mic față de orizont, ceea ce forțează razele de lumină să traverseze o secțiune de atmosferă mult mai densă și mai lungă. Pe acest traseu extins, aproape toată lumina albastră și violetă este dispersată în toate direcțiile înainte de a ajunge la ochii noștri. Rămân doar lungimile de undă mai lungi, care corespund spectrului de roșu, portocaliu și galben, oferind cerului nuanțele specifice amurgului.Intensitatea culorilor poate fi influențată semnificativ de prezența aerosolilor, cum ar fi cenușa vulcanică sau poluarea. De exemplu, după erupția vulcanului Krakatoa din 1883, s-au înregistrat apusuri de un roșu aprins în întreaga lume timp de câțiva ani din cauza particulelor fine din stratosferă. Un alt fenomen conex este împrăștierea Mie, care apare atunci când particulele de praf sau picăturile de apă sunt mai mari decât lungimea de undă a luminii, accentuând strălucirea orizontului.