早晨或傍晚，太陽光斜射，通過空氣層的路程比較長，受到散射減弱得很厲害。減弱得最多的是太陽光波中的紫色，其次是靛、藍色等，減弱得最少的是紅色或橙色光。這些減弱後的彩色陽光，照射在天空和雲層上，就形成鮮艷奪目的彩霞。
在大氣中有微小水滴及塵埃時，散射作用比單純的只有空氣分子時更厲害些。因此，太陽在地平線時，如陽光所透過的遠處低層大氣中，有小水滴（雲滴）及塵埃存在，晚霞的顏色比沒有小水滴及塵埃時更加紅。
夏季早上，低空空氣穩定，很少塵埃，如果當時有鮮艷的紅霞，稱為早霞。這表示東方低空含有許多水滴，有雲層存在，隨著太陽升高，熱力對流逐漸向平地發展，雲層也會漸密，壞天氣將逐漸逼近，本地天氣將愈見變壞，這就是“早霞不出門”的原因。
而傍晚，由於壹天的陽光加熱，溫度較高，低空大氣中水分壹般不會很多，但塵埃因對流變弱而可能大量集中到低層。因此，如果出現鮮艷的晚霞，說明晚霞主要是由塵埃等幹粒子對陽光散射所致，說明西方的天氣比較幹燥。按照氣流由西向東移動的規律，未來本地的天氣不會轉壞，所以有“晚霞行千裏”的說法。
當然，“早霞不出門，晚霞行千裏”也有例外情況。如當太陽已落入地平線以下，地平線上霞光應當消失的時候，因地平線下有雲層存在，地平線下的霞光受雲層底部的反射，卻能呈現出壹片胭脂紅色，空氣中雜質愈多時，太陽的顏色愈接近於胭脂紅。這表明西方地平線下有雲層存在，空氣十分潮濕渾濁，預兆天氣將變壞。因此又有“日沒胭脂紅，無雨也有風”的說法。