Norii negri de furtună nu sunt murdari, ci par întunecați deoarece densitatea lor blochează lumina soarelui.

Fenomenul prin care norii își schimbă culoarea se bazează pe procesul fizic numit împrăștierea Mie. În norii obișnuiți, picăturile de apă sunt mici și dispersate, permițând luminii să fie împrăștiată uniform în toate direcțiile, ceea ce le oferă aspectul alb strălucitor. Totuși, în cazul norilor cumulonimbus, care pot atinge înălțimi de peste 12.000 de metri, densitatea particulelor de apă crește dramatic.Conform Administrației Naționale Oceanice și Atmosferice (NOAA), un nor de furtună poate conține până la câteva milioane de tone de apă. Pe măsură ce picăturile devin mai mari și mai numeroase, ele absorb și împrăștie lumina înainte ca aceasta să ajungă la baza norului. Acest lucru creează un efect de umbrire internă, unde fotonii solari sunt blocați de straturile superioare dense.Cercetările efectuate de instituții precum NASA confirmă că opacitatea unui nor depinde direct de grosimea sa optică. Dacă un nor are o grosime de doar câțiva metri, el pare transparent sau alb. Când grosimea depășește 1.000 de metri, transmisia luminii scade sub 10%. Astfel, ceea ce vedem de la sol ca fiind un nor „negru” este pur și simplu o zonă în care lumina solară nu a reușit să penetreze masa imensă de apă.