红霞是太阳位于地平线附近时，阳光经大气散射作用形成的红色云彩现象，常见于日出或日落时分。其形成与瑞利散射定律相关：太阳光斜射穿过厚重大气层时，高频蓝紫光被大量散射，而低频红橙光因波长较长得以保留，使云层呈现红色调。夏季因空气透光度好、对流旺盛，红光穿透更强，晚霞红橙色更艳丽。高空冷空气移动还会在云层中形成明显分界线。
为什么天空是蓝色的，而晚霞是红色的：早晨和傍晚，在日出和日落前后的天边，时常会出现五彩缤纷的彩霞。
朝霞和晚霞的形成都是由于空气对光线的散射作用。当
太阳光射入
大气层后，遇到大气分子和悬浮在大气中的微粒，就会发生散射。这些大气分子和微粒本身是不会发光的，但由于它们散射了太阳光，使每一个大气分子都形成了一个散射光源。根据
瑞利散射定律，
太阳光谱中的频率较高的绿、蓝、紫等颜色的光最容易散射出来，而频率较低的红、橙、黄等颜色的光透射能力很强。因此，我们看到晴朗的天空总是呈蔚蓝色，而
地平线上空的光线只剩频率较低的红、橙、黄光了。这些光线经空气分子和水汽等杂质的散射后，那里的天空就带上了绚丽的色彩，出现美丽的红霞了。
根据科学家的测定，绿色光、蓝色光和紫色光的频率比较高，则波长比较短，相当于“小短腿”；红色光、橙色光和黄色光的频率比较低，则波长比较长，相当于“大长腿”。当遇到空气中的障碍物的时候，蓝色光因为“步子小而快”(频率高而波长短)，便被“散射”得到处都是，布满了整个天空。天空就是这样被“散射”成了蓝色。而在早上和晚上，由于太阳光是
斜射的，
传播路径比较长，太阳光在通过厚厚的大气层后，那些“腿短”，“步子小”(波长短)的蓝色光基本都被悬浮在大气中的微粒给挡住了，走不远，而红色光因为“
腿长”，“步子大”(波长长)，很容易跨过障碍物，因此不容易被阻挡，可以到达更远的地方，所以我们在日出和日落时看到的朝霞和晚霞往往是红色的。
早上太阳在东方，如有红霞，多在天空或西方，这就是说，
天顶或西方有
低云出现。天气变化总是自西而东的，这种低云必定是慢慢向本地接近，可见雨天即将到来；
反之，晚上太阳在西方，如有红霞，多在天顶和东方，那么，这种成霞的
低云，将继续向东去，离本地渐远，如有雨下，也下不到本地，所以天气是晴朗的。