太阳光中的光波波长越短的，像紫色、蓝色光就很容易被散射开来；波长越长，如红色、橙色光就不容易散射。早晨或傍晚，太阳光是斜射的，它通过空气层的路程比较长，受到散射减弱得很厉害。减弱得最多的是紫色光，其次是靛色光、蓝色光等，减弱得最少的是红色或橙色光。这些减弱后的彩色阳光，照射在天空和云层上，就形成鲜艳夺目的彩霞。
在大气中有微小水滴及尘埃时，散射作用比单纯的只有空气分子时要更厉害些，因此，太阳在地平线时，如阳光所透过的远处低层大气中，有小水滴（云滴）及尘埃存在，晚霞的颜色比没有小水滴及尘埃时更加红。
夏季早上，低空空气稳定，很少尘埃，如果当时有鲜艳的红霞，称为早霞。这表示东方低空含有许多水滴，有云层存在，随着太阳升高，热力对流逐渐向平地发展，云层也会渐密，坏天气将逐渐逼近，本地天气将愈来愈变坏，这就是“早霞不出门”的原因；而傍晚，由于一天的阳光加热，温度较高，低空大气中水分一般不会很多，但尘埃因对流变弱而可能大量集中到低层。因此，如果出现鲜艳的晚霞，说明晚霞主要是由尘埃等干粒子对阳光散射所致，说明西方的天气比较干燥。按照气流由西向东移动的规律，未来本地的天气不会转坏，所以有“晚霞行千里”的说法。
当然，“早霞不出门，晚霞行千里”这是一般的规律，也有例外情况。如当太阳已落入地平线以下，地平线上霞光应当消失的时候，因地平线下有云层存在，地平线下的霞光受云层底部的反射，却能呈现出一片胭脂红色，空气中杂质愈多时，太阳的颜色愈接近于胭脂红。这表明西方地平线下有云层存在，空气十分潮湿混浊，预兆天气将变坏。因此又有“日没胭脂红，无雨也有风”的说法。