Différent de la réflexion, où le rayonnement est dévié dans une direction, certaines particules et molécules présentes dans l’atmosphère ont la capacité de diffuser le rayonnement solaire dans toutes les directions. Les particules/molécules qui diffusent la lumière sont appelées diffuseurs et peuvent également inclure lesparticules fabriquées par l’industrie humaine.
La diffusion sélective (ou diffusion de Rayleigh) se produit lorsque certaines particules sont plus efficaces pour diffuser une longueur d’onde particulière de la lumière. Les molécules d’air, comme l’oxygène et l’azote par exemple, sont de petite taille et donc plus efficaces pour diffuser des longueurs d’onde de lumière plus courtes (bleu et violet). La diffusion sélective par les molécules d’air est responsable de la production de nos ciels bleus lors d’une journée claire et ensoleillée.
Un autre type de diffusion (appelé diffusion de Mie) est responsable de l’apparence blanche des nuages.Les gouttelettes de nuages d’un diamètre d’environ 20 micromètres sont assez grandes pour diffuser toutes les longueurs d’onde visibles plus ou moins également. Cela signifie que la quasi-totalité de la lumière qui pénètre dans les nuages sera diffusée. Comme toutes les longueurs d’onde sont diffusées, les nuages semblent être blancs.
Lorsque les nuages deviennent très profonds, de moins en moins de rayonnement solaire entrant parvient jusqu’au fond du nuage, ce qui donne à ces nuages un aspect plus sombre.