El cielo es azul debido a un fenómeno llamado dispersión de Raleigh. Esta dispersión se refiere a la dispersión de la radiación electromagnética (de la que la luz es una forma) por partículas de una longitud de onda mucho menor. La luz solar es dispersada por las partículas de la atmósfera, y lo que llega a la tierra se denomina radiación difusa del cielo, y aunque sólo se dispersa un tercio de la luz, las longitudes de onda más pequeñas tienden a dispersarse más fácilmente. Estas longitudes de onda más cortas corresponden a las tonalidades azules, de ahí que cuando miramos el cielo, lo veamos azul. Al atardecer y al amanecer, el ángulo con el que la luz solar entra en la atmósfera cambia significativamente, y la mayoría de las longitudes de onda azules y verdes (más cortas) de la luz se dispersan incluso antes de llegar a la atmósfera inferior, por lo que vemos más los colores naranja y rojo en el cielo.
El océano no es azul porque refleje el cielo, aunque yo lo creía hasta hace unos años. En realidad, el agua parece azul debido a su absorción de la luz roja. Cuando la luz incide en el agua, las moléculas del agua absorben parte de los fotones de la luz. Todo lo absorbe en una longitud de onda diferente (tu camiseta verde absorbe el rojo), y como resultado refleja los colores restantes hacia el espectador (por eso tu camiseta parece verde). En las masas de agua poco profundas (como un vaso de agua) la luz penetra completamente, ya que no hay suficiente agua para absorber los fotones, por lo que vemos el agua sin color. Sin embargo, en aguas más profundas, no todas las longitudes de onda de la luz pueden penetrar completamente en el líquido, ya que hay demasiadas moléculas de agua en el camino de los fotones. Las moléculas de agua absorben todas las longitudes de onda rojas de la luz, haciendo que ésta se refleje en azul. Esta es también la razón por la que las aguas menos profundas parecen «menos» o más azules que las más profundas: menos absorción significa menos reflexión.
@AdaMcVean