Warna

Molekul udara dan zarah bawaan udara menyerakkan cahaya matahari putih apabila ia melalui atmosfera Bumi. Ini dilakukan oleh gabungan serakan Rayleigh dan serakan Mie.[6]

Apabila sinar cahaya matahari putih bergerak melalui atmosfera ke pemerhati, beberapa warna berserak keluar alur oleh molekul udara dan zarah bawaan udara, mengubah warna akhir pancaran yang dilihat. Disebabkan komponen panjang gelombang yang lebih pendek, seperti biru dan hijau, terserak lebih kuat, warna-warna ini keluar dari pancaran.[6]

Ketika matahari terbit dan matahari terbenam, ketika laluan melalui atmosfera yang lebih panjang, komponen biru dan hijau dikeluarkan hampir meninggalkan gelombang yang lebih panjang iaitu rona oren dan merah seperti yang kita lihat pada waktu tersebut. Cahaya matahari merah selebihnya kemudian boleh dipesongkan oleh titisan awan dan lain-lain zarah yang agak besar untuk menerangi ufuk dengan merah dan oren.[7]Penyingkiran panjang gelombang cahaya yang lebih pendek adalah disebabkan oleh serakan Rayleigh oleh molekul udara dan zarah lebih kecil daripada panjang gelombang cahaya tampak (diameter kurang daripada 50 nm).[8][9] Serakan melalui titisan awan dan lain-lain zarah dengan diameter setanding dengan atau lebih besar daripada panjang gelombang cahaya matahari (> 600 nm) adalah disebabkan oleh serakan Mie dan bukan kuat bergantung kepada panjang gelombang. Serakan Mie bertanggungjawab terhadap cahaya yang diserak oleh awan, dan juga untuk halo cahaya putih siang hari mengelilingi Matahari (serakan hadapan cahaya putih).[10][11][12]

Warna matahari terbenam biasanya lebih cemerlang daripada warna matahari terbit, kerana udara petang mengandungi lebih zarah daripada udara pagi.[6][7][9][12]

Abu dari letusan gunung berapi, terperangkap dalam troposfera, cenderung untuk meredamkan warna matahari terbenam dan matahari terbit, manakala pancutan gunung berapi sebaliknya dilambung ke dalam stratosfera (sebagai awan nipis dengan titisan kecil asid sulfurik), boleh menghasilkan warna indah selepas matahari terbenam yang dipanggil teja dan seri sebelum matahari terbit. Beberapa letusan, termasuk milik Gunung Pinatubo pada tahun 1991 dan Krakatoa pada tahun 1883, telah menghasilkan stratosfera awan asid sulfurik cukup tinggi untuk menghasilkan teja matahari terbenam yang luar biasa (dan seri sebelum matahari terbit) seluruh dunia. Awan altitud tinggi berfungsi untuk memantulkan cahaya merah matahari dengan kuat yang masih menerangi stratosfera selepas matahari terbenam, untuk turun ke permukaan.

Ilusi optik dan fenomena lain

• Pembiasan atmosfera menyebabkan Matahari dilihat semasa ia masih di bawah ufuk.
• Cahaya dari sembir bawah cakera Matahari dibiaskan lebih daripada cahaya dari sembir atas. Ini mengurangkan ketinggian ketara Matahari apabila ia muncul di atas ufuk. Kelebaran tidak terjejas, jadi Matahari kelihatan lebih lebar.
• Matahari kelihatan lebih besar pada waktu matahari terbit berbanding ia lebih tinggi di langit, dengan cara yang serupa dengan ilusi bulan.
• Matahari kelihatan bangkit di atas ufuk dan mengelilingi Bumi, tetapi ia sebenarnya Bumi yang berputar, dengan matahari tetap kedudukannya. Kesan ini hasil daripada fakta bahawa seorang pemerhati di Bumi adalah dalam kerangka rujukan berputar.
• Kadang kala matahari terbit palsu berlaku, menunjukkan sejenis Parhelion tertentu yang dipunyai oleh keluarga fenomena optik halo.
• Kadang-kadang sebelum matahari terbit atau selepas matahari terbenam denyar hijau boleh dilihat. Ini adalah satu fenomena optik di mana titik hijau boleh dilihat di atas matahari, biasanya tidak lebih daripada satu atau dua saat.[13]