早晨和傍晚，
日出和
日落前后，天边时常会出现
彩霞。这是由于日出和日落前后，阳光透过厚厚的大气层，被大量的空气分子散射而形成的。
朝霞和晚霞的形成都是由于空气对
光线的散射作用。当
太阳光射入大气层后，遇到大气分子和悬浮在大气中的微粒，就会发生散射。这些大气分子和微粒本身是不会发光的，但由于它们散射了太阳光，使每一个大气分子都形成了一个散射光源。根据瑞利散射定律，
太阳光谱中的频率较高的绿、蓝、紫等颜色的光最容易散射出来，而频率较低的红、橙、黄等颜色的光透射能力很强。因此，我们看到晴朗的天空总是呈蔚蓝色，而地平线上空的光线只剩频率较低的红、橙、黄光了。这些光线经空气分子和水汽等杂质的散射后，那里的天空就带上了绚丽的色彩，出现美丽的红霞了。
根据科学家的测定，绿色光、蓝色光和紫色光的频率比较高，则波长比较短，相当于“小短腿”；红色光、橙色光和黄色光的频率比较低，则波长比较长，相当于“大长腿”。当遇到
空气中的障碍物的时候，蓝色光因为“步子小而快”(频率高而波长短)，便被“散射”得到处都是，布满了整个天空。天空就是这样被“散射”成了蓝色。而在早上和晚上，由于太阳光是斜射的，传播路径比较长，太阳光在通过厚厚的大气层后，那些“腿短”，“步子小”(波长短)的蓝色光基本都被悬浮在大气中的微粒给挡住了，走不远，而红色光因为“腿长”，“步子大”(波长长)，很容易跨过障碍物，因此不容易被阻挡，可以到达更远的地方，所以我们在日出和日落时看到的朝霞和晚霞往往是红色的。
清晨日出前后，有时可以看到鲜红艳丽的光彩映照在东方天空或云层上，使蔚蓝的天空显得更加瑰丽。但是过不多久，云层很快布满整个天空，接下去就淅淅沥沥地下起雨来了。而当乌云密布的日子里，如在傍晚或日落前后，我们在西边天空或云层上看到这种鲜红艳丽的光彩、它却又预示第二天天气将转晴。这就是“早霞不出门，晚霞行千里”的由来。
日出前后在天空中看到的霞称为早霞，日落前后的霞称为晚霞，出现早霞，说明大气中的水气和小水滴已经增多，而且云层已从西方天空侵入本地，故可预示未来很快将转阴雨。出现晚霞，说明西边已经雨止云消，天气转晴，而且大红色和金黄红的晚霞，还常常表明大气稳定度转好，故可预示未来天气将转晴。
2014年12月23日傍晚，多家媒体报导，北京天空出现火凤凰状晚霞，多位网民拍摄到了这一美丽壮观的景象。在落日余晖下，一只作展翅奋翼状的“火凤凰”翱翔在鸟巢附近上空。