La réponse à cette question fait appel à un phénomène qui est également responsable de la couleur bleue du ciel et qui est appelé "diffusion de Rayleigh".

En traversant l’atmosphère, la lumière du Soleil en interagissant avec les molécules de gaz, principalement d’oxygène et d’azote, est un peu dispersée. Cette dispersion n’est cependant pas la même pour toutes les longueurs d’onde ou, plus simplement, pour les différentes couleurs de l’arc-en-ciel : elle est plus importante pour le violet et le bleu (petite longueur d’onde) et bien plus faible pour le rouge (grande longueur d’onde). C’est pourquoi le ciel est bleu durant la journée : le bleu est diffusé, mais pas le rouge.

Le matin et le soir, pour parvenir à nos yeux, la lumière du Soleil doit traverser une couche plus épaisse de l’atmosphère, environ 10 fois plus grande qu’à midi. La diffusion de la lumière de courte longueur d’onde (violet et bleu) est si importante que la lumière qui nous arrive est dépouillée de ces couleurs, et le ciel nous paraît alors rouge.

La couleur du ciel change au coucher du soleil :

.Observations de différents pôles :

.Pôles nord :

Au pôle Nord, le Soleil est en permanence au-dessus de l'horizon pendant les mois d'été et de façon permanente au-dessous de l'horizon pendant les mois d'hiver. Le lever du soleil a lieu juste avant l'équinoxe vernal (environ le 19 mars). Le Soleil prend ensuite trois mois pour atteindre son point culminant, soit environ 23°½ d'élévation, au solstice d'été(environ le 21 juin). Ensuite, il commence à redescendre pour atteindre le coucher du soleil juste après l'équinoxe d'automne (environ le 24 septembre). Quand le Soleil est visible dans le ciel polaire, il semble se déplacer dans un cercle au-dessus de l'horizon. Ce cercle passe peu à peu de près de l'horizon, juste après l'équinoxe vernal à son maximum d'élévation (en degrés) au-dessus de l'horizon au solstice d'été et redescend vers l'horizon avant de passer à l'équinoxe