Diversamente dalla riflessione, dove la radiazione viene deviata in una direzione, alcune particelle e molecole presenti nell’atmosfera hanno la capacità di diffondere la radiazione solare in tutte le direzioni. Le particelle/molecole che diffondono la luce sono chiamate diffusori e possono anche includere i particolati prodotti dall’industria umana.
La diffusione selettiva (o diffusione Rayleigh) si verifica quando certe particelle sono più efficaci nel diffondere una particolare lunghezza d’onda della luce. Le molecole d’aria, come l’ossigeno e l’azoto per esempio, sono di piccole dimensioni e quindi più efficaci nella diffusione delle lunghezze d’onda più corte della luce (blu e viola). La diffusione selettiva da parte delle molecole d’aria è responsabile della produzione dei nostri cieli blu in una chiara giornata di sole.
Un altro tipo di diffusione (chiamato Mie Scattering) è responsabile dell’aspetto bianco delle nuvole: goccioline di nuvole con un diametro di 20 micrometri o giù di lì sono abbastanza grandi da diffondere tutte le lunghezze d’onda visibili più o meno allo stesso modo. Questo significa che quasi tutta la luce che entra nelle nuvole viene dispersa. Poiché tutte le lunghezze d’onda vengono disperse, le nuvole appaiono bianche.
Quando le nuvole diventano molto profonde, sempre meno della radiazione solare in entrata riesce a raggiungere il fondo della nuvola, il che dà a queste nuvole un aspetto più scuro.