Les nuages de pluie deviennent gris ou noirs parce que des nuages épais saturés de gouttes de pluie diffusent la lumière du soleil à travers les nuages. Lorsque la lumière du soleil moins directe atteint le bas des nuages, ils apparaissent plus sombres à l'œil humain. Les nuages minces qui ne contiennent pas beaucoup d'humidité laissent passer suffisamment de lumière solaire pour qu'ils paraissent blancs aux observateurs.
Moins de particules lourdes entre la lumière du soleil et le sol signifie moins de diffusion de la lumière. Lorsque les particules d'eau deviennent plus lourdes, comme avant une pluie, l'effet d'assombrissement s'intensifie. La diffusion de la lumière fait également virer le ciel au bleu. D'épaisses couches de petites molécules dans l'atmosphère deviennent bleu clair à l'œil humain.
Il est possible de visualiser les effets de la lumière directe du soleil sur les couches de nuages. Lorsque les avions volent dans le ciel, les passagers peuvent voir le haut et le bas des nuages. Les nuages épais ne laissent pas suffisamment de lumière du soleil au bas des nuages, mais les passagers voient la lumière du soleil filtrer à travers le sommet plus fin des nuages qui semblent blancs. Cette lumière du soleil au sommet n'est pas dispersée ou bloquée par plus de particules d'eau. Lorsqu'un nuage a une épaisseur de 3 000 pieds ou plus, peu de lumière directe du soleil atteint le bas du nuage pour être vue par les humains au sol.
