La Lune peut apparaître orange ou rouge lorsqu'elle est proche de l'horizon en raison du trajet plus long que sa lumière doit parcourir dans l'air avant d'atteindre l'observateur. L'oxygène dans l'atmosphère terrestre diffuse la lumière optique avec courtes longueurs d'onde, et l'effet, connu sous le nom de diffusion Rayleigh, est plus prononcé à mesure que la lumière traverse plus d'air. Les particules dans l'air provenant de la fumée ou de la poussière accentuent la diffusion de la lumière.
La Lune n'émet aucune lumière et reflète simplement la lumière du soleil frappant sa surface hautement réfléchissante. Cette lumière doit ensuite traverser l'atmosphère terrestre avant de pouvoir être vue au sol. L'atmosphère terrestre a tendance à diffuser la lumière de l'extrémité bleue du spectre visible. Cette diffusion supprime efficacement le clair de lune de ses longueurs d'onde les plus bleues et le fait apparaître artificiellement rougi. L'effet est difficile à remarquer lorsque la Lune est au-dessus de nos têtes, car sa lumière traverse relativement peu d'air avant d'atteindre l'observateur et se diffuse donc moins qu'à l'horizon.
Si la Lune apparaît inhabituellement rouge ou orange ou si l'effet persiste alors que la Lune est au-dessus de la tête, il est possible que des particules fines de poussière ou de fumée aient saturé l'atmosphère et diffusent la lumière plus que d'habitude.
