ağlı olduğunu söylemiştir. Fakat Ay için araya giren herhangi bir obje yoktur. Bu yüzden, bir objenin büyüklüğü onun gözlenen uzaklığına dayandığından, ki bu durumda kesin değil, Ay ufukta iken daha büyük gözükür. Roger Bacon, John Pecham ve Witelo’nun, İbn-i Heysem’in açıklamasına dayanan çalışmaları ile, Ptolemy’nin teorisinin 17. yüzyılda reddedilmesi üzerine Ay ilüzyonu bir psikolojik olgu olarak kabul edilmeye başlamıştır.
100 yıldan fazla süredir Ay ilüzyonu üzerine çalışmalar istisnasız insan algısı üzerine çalışmalar yapan psikologlar tarafından yürütülmüştür. 2002’de yayınlanan "The Mystery of the Moon Illusion" adlı kitaplarında birçok değişik açıklamalara yer veren Ross ve Plug, hiçbir teorinin tek başına zafere ulaşmadığı neticesine varmışlardır.

Gökyüzü neden mavi sorusunu ilk defa Müslüman bilgin El-Kindî (M.796-866) açıklamıştır. "Risale fi'l-İlleti'i-Levni'l-Lazeverdi" adlı eserinde, gökyüzünün doğal olarak kendiliğinden mavi olmayacağının, engin sular ve denizlerin mavi oluşununu sebebini ve gökyüzünün maviliğinin sebebini, su ve havadaki zerrecikler vasıtasıyla ışık kırılmaları ve akisleri ile açıklamıştır. Bu da, bugünkü bilim ile aynı görüştür. Bugün ise şöyle açıklanmıştır: Mavi renk kısa dalga boylu olduğundan atmosferdeki gazlarla daha çok çarpışarak gökyüzüne dağılmakta ve gökyüzünün mavi görünmesine sebep olmaktadır. Gökyüzünden gelen ışık, güneş ışığının dağılımının sonucudur, ki bu dağılım mavi rengin algılanmasına sebep olur.

Güneşli bir günde Rayleigh saçılımı gökyüzüne mavi bir değişim skalası verir -zirvede koyu, ufukta açık renk. Yukarıdan gelen ışık ufuktan gelen ışığın 1/38 i oranında daha az bir hava kütlesiyle karşılaşır. Bu nedenle zirveden gelen ışını daha az parçacık saçılıma uğratır ve ışık koyu mavi olur. Çok uzak mesafelerden gelen mavi ışık daha çok dağılıma uğradığından mavilik ufuktadır. Bu da, görüş çizgisinde dağılan ışığın mavi tonunun dengelemesiyle uzak ışık kaynaklarının kırmızıya kaymasına neden olur. Başka bir deyişle, kırmızı ışık da dağılıma uğrar; eğer bunu yaparsa gözlemciden çok uzak bir mesafede gözlemciye mavi ışıktan daha çok ulaşma şansına sahiptir. Sonsuza yaklaşan mesafelerde dağılan ışık bu yüzden beyazdır. Çok uzak bulutlar veya karlı dağ zirveleri bu nedenle sarı görünür. Bu etki açık gökyüzünde çok belirgin değildir, fakat bulutlar görüş alanını kapladığında dağılan güneş ışınlarından mavi tonu azalttıkları için daha belirgin olur.

Çok küçük parçacıklardan (molekül büyüklüğünde) saçılma neredeyse rastgeledir. 90 derecelik bir açıda dağılım, yansıyan veya ileri giden dağılımın yarısıdır. Bu ise mavi gökyüzünün neredeyse eşit olarak renklenmesine ve ince bulutların Güneş’in etrafında beyaz bir alan oluşturmasına sebep olur, çünkü bulutları oluşturan büyük parçacıklar sadece küçük açılarda dağılım yaparlar. Yaz boyunca Sahra Çölünden gelen toz subtropikal güney kıyılardan ABD’nin güneydoğusuna ilerler, bu da gökyüzünün maviden beyaz bir görünüme değiştirir ve kırmızı günbatımlarında artışa neden olur. Havadan inen partiküllere sebebiyet verdiği için bu olay hava kalitesini yaz ayları boyunca kötü etkiler.

Gökyüzü özellikle gündoğumu ve günbatımında kırmızı, turuncu, mor ve sarı gibi, ve gece siyah olmak üzere birçok renge dönüşebilir. Dağılımın etkileri aynı zamanda gökyüzünden kısmi olarak, çoğu Güneş’ten 90° olmak üzere ışığı polarize eder.

Uluslararası Aydınlatma Komisyonu tarafından, aydınlanma şemaları tasarımları için gökyüzü parlaklık dağılım modelleri tavsiye edilmiştir. Son gelişmeler açık havadan kapalı havaya değişen hava şartlarında gökyüzü parlaklığı modellemesi için ’tüm gökyüzü modelleri’ ile bağlantılıdır.

Dünya’dan göründüğü haliyle bir bulutun rengi, bulutun içinde neler olup bittiğiyle ilgili bilgi verir. Yoğun troposferik bulutlar görülebilir tayfta yüksek bir yansıtma gösterirler (%70 ila %95). Çok küçük su parçacıkları yoğun bir şekilde paketlenmiştir ve güneş ışığı yansıtılmadan önce buluttan içeri çok fazla giremez, bu da özellikle yukardan bakıldığında buluta karakteristik beyaz rengini verir. Bulut damlacıkları ışığı verimli bir şekilde saçmaya meyillidir, bu yüzden solar rasyasyon yoğunluğu gazlarda derine inildikçe azalır. Sonuç olarak, bulutun tabanı bulutun kalınlığına ve gözlemciye ne kadar ışığın geri yansıdığına bağlı olarak açık griden çok koyu griye kadar değişebilir. İnce bulutlar beyaz olarak veya çevrelerinin ya da arkaplanlarının rengini kazanmış gibi görünebilirler. Eğer tamamen buz kristallerinden veya süper soğutulmuş su damlacıklarından oluşuyorsa yüksek troposferik ve troposferik olmayan bulutlar genellikle beyaz görünür.

Bir troposferik bulut büyürken, yoğun su damlacıkları birleşerek daha büyük damlacıklar meydana getirebilir, daha sonra yağmur olarak düşen daha büyük damlacıklar oluşturabilirler. Bu birikme işlemi, damlacıklar arası boşluğun gittikçe artmasına ve ışığın bulut içine daha çok girmesine izin verir. Bulut yeterince geniş ise ve damlacıklar yeterince uzak konumlanmışsa, içeri giren belli bir ışık yüzdesi soğurulmadan önce yansıyamaz. Bunun basit bir örneği yoğun siste değil de yoğun yağmurda daha uzak mesafeleri görebilmemizdir. Bu yansıma/soğrulma işlemi bulutun tonunun beyazdan siyaha kadar değişebilmesinin sebebidir.

Diğer renkler bulutlarda doğal olarak meydana gelir. Mavimsi-gri bulutun içinde ışığın saçılmasının sonucudur. Görünür tayfta, mavi ve yeşil kısa dalgaboyu ucunda, kırmızı ve sarı ise uzun dalgaboyu ucundadır. Kısa dalgaboyundakiler su damlacıkları tarafından daha kolay dağılıma uğratılır, ve uzun olanlar daha ziyade soğurulur. Mavimsi renk buluttaki yağmur damlacıklarının bu saçılımdan sorumlu olduğunun kanıtıdır. Güneş ışığı buz tarafından saçılıyorsa bulut yeşilimsi bir renk alır. Yeşil görünen bir kümülüs bulutu ağır yağmur, dolu, sert rüzgar ve muhtemel bir kasırgaya dönüşebilen şiddetli bir sağanak işaretidir.

Sarımsı bulutlar baharın sonlarında, sonbahar başlangıcında orman yangınları mevsiminde görülür. Sarı renk dumandaki kirletici maddelerin varlığından kaynaklanır. Nitrojen dioksit varlığından kaynaklanan sarımsı bulutlar bazen yüksek hava kirliliği olan kent bölgelerinde görülür.

Kırmızı, turuncu ve pembe bulutlar neredeyse tamamen gündoğumu ve günbatımında görülür ve atmosferin güneş ışınlarını saçmasıyla meydana gelir. Güneş ile ufuk arasındaki açı yüzde 10’dan küçükse - gündoğumundan hemen sonra veya günbatımından hemen önce olduğu gibi- güneş ışığı diğer tonların kırılması yüzünden fazla kırmızı görünür. Bulutlar uzun ve saçılıma uğramamış güneş ışınlarını yansıtırlar ve o rengi alırlar. Bu etki birinin kırmızı bi spotu beyaz bir kağıda tutmasına benzer. Geniş, gelişmiş fırtına bulutları ile bu kan-kırmızısı bulutlar oluşturabilir. Kızılötesi civarında bulutlar daha koyu görünür çünkü su bu dalgaboyunda solar radyasyonu emer.

Hale; (aynı zamanda buz kuşağı olarak da bilinir) buz kristallerinin gözkyüzünde renkli veya beyaz yaylar ve noktalar oluşturmasıyla meydana gelen optik bir olaydır. Çoğu güneş veya ayın yanında diğerleri başka yerde hatta gökyüzünün diğer tarafında olabilir. Aynı zamanda çok soğuk havada, elmas tozu adı verilen buz kristalleri havada ise yapay ışıklar etrafında da oluşabilir.

Buz halelerinin birçok tipi vardır. Üst troposferde, 5 ila 10 km de sirüs bulutlarındaki buz kristalleri tarafından oluşturulurlar. Gözlemlenen halenin tipini kristallerin şekil ve dizilimleri belirler. Buz kristalleri ışığı yansıtır ve kırar, ve kırılan ışık dağılım ile renklere ayrılabilir. Kristaller, yüzeyleri arasında güneş ışığını yansıtarak ve kırarak, belirli yönlerde ışık okları oluşturarak prizma ve ayna görevi görürler. Haleler için tercih edilen açısal uzaklık onları oluşturan buz kristallerinden 22 ve 46 derecedir. Hale gibi atmosferik olaylar, sıcak hava bölgesi ve buna bağlı yağmurun gelişini gösterdiği için hava tahminlerinde deneysel bir araç olarak kullanılagelmiştir.

Yalancı güneşler genellikle yüksek ve soğuk sirüs bulutlarında yassı, altıgen yapılı buz kristalleri tarafından, veya çok soğuk havada alçak seviyede sürüklenen elmas tozu adı verilen buz kristalleri tarafından oluşturulur. McMurdo istasyonundaki bilim insanları sıklıkla yalancı güneş görürler. Bu kristaller prizma gibi davranır, içlerinden geçen ışınları minimum 22 derecelik bir sapma açısıyla bükerler. Eğer kristaller havada çökerken dikey olarak hizalanırsa, güneş ışığı yatay olarak kırınıma uğrar, böylece yalancı güneş görülür. Yalancı güneşler ya güneşin ayna görüntüleri olarak iki yanında, ya da güneşin konumuna yatay hizada kısmi haleler boyunca parlak ışık lekeleri olarak görülebilir.

Güneş yükseldikçe kristallerden geçen ışınlar yatay düzlemden artarak sapar.sapma açıları artar ve yalancı güneşler güneşten daha uzağa ilerler. Yine de, her zaman güneşle aynı yükseklikte kalırlar. Yalancı güneşin gerçek güneşe yakın tarafı kırmızı renktedir. Uzak tarafta renkler mavi ve mora döner. Fakat, renkler önemli ölçüde üst üste biner ve etkileri azalır. Yalancı güneşin renkleri sonunda halenin beyazında birleşir(eğer hale görülüyorsa).

Diğer gezegen ve aylarda yalancı güneşlerin görünecekleri formları tahmin etmek teorik olarak mümkündür. Mars’ta hem su-buz hem de CO-buz tarafından oluşturulan yalancı güneşler olabilir. Dev gaz gezegenlerinde-Jüpiter, Satürn, Uranüs ve Neptün- diğer kristaller amonyak, metan bulutlarını oluşturarak dört veya daha fazla yalancı güneşli haleler oluşturabilir.

Su damlacıklarının rol aldığı sık görülen bir optik olgu da ayla(hale) dır. Ayla, azizin halesine çok benzer, ışığın kaynağına doğru belirli boyuttaki su damlacıklarından oluşan bir buluttan geri yansıması sonucu (kırınım, yansıma ve sapmanın bir kombinasyonu olarak) gözlemcinin başının etrafında görülen bir optik olaydır. Ayla, dış kısımda kırmızı, iç kısımda mavi-mor olmak üzere çoklu bir halkalar bütünüdür.

5 derece ile 20 derece arasıda değişen açısal uzaklık, damlacıkların büyüklüğüne bağlı olarak, gökkuşağında olduğundan daha küçüktür. Ayla sadece gözlemci güneş ile kırıcı