A diferencia de la reflexión, en la que la radiación se desvía en una dirección, algunas partículas y moléculas que se encuentran en la atmósfera tienen la capacidad de dispersar la radiación solar en todas las direcciones. Las partículas/moléculas que dispersan la luz se denominan dispersores y también pueden incluir partículas fabricadas por la industria humana.
La dispersión selectiva (o dispersión de Rayleigh) se produce cuando ciertas partículas son más eficaces para dispersar una determinada longitud de onda de la luz. Las moléculas de aire, como el oxígeno y el nitrógeno, por ejemplo, son de pequeño tamaño y, por tanto, más eficaces para dispersar las longitudes de onda más cortas de la luz (azul y violeta). La dispersión selectiva por parte de las moléculas de aire es la responsable de producir nuestros cielos azules en un día claro y soleado.
Otro tipo de dispersión (llamada dispersión de Mie) es la responsable del aspecto blanco de las nubes.Las gotas de las nubes con un diámetro de unos 20 micrómetros son lo suficientemente grandes como para dispersar todas las longitudes de onda visibles más o menos por igual. Esto significa que casi toda la luz que entra en las nubes se dispersa. Como todas las longitudes de onda se dispersan, las nubes parecen ser blancas.
Cuando las nubes se vuelven muy profundas, cada vez menos de la radiación solar entrante llega a la parte inferior de la nube, lo que da a estas nubes una apariencia más oscura.