粉紫色天空是大气散射和太阳角度共同作用的结果。早晚时段太阳斜射地面，红光和紫光穿透大气层时，短波长的紫光被散射得更多，而红光因波长较长穿透力强。人眼对紫光敏感度低，但对粉紫色混合光更易感知，所以天空呈现粉紫色。

粉紫色天空主要成因是瑞利散射效应。根据大气物理研究，波长越短的光线散射越强，紫光（400-450nm）散射强度是红光（620-750nm）的16倍（数据来源：美国大气科学协会2021年报告）。但人类视网膜对紫光敏感度仅为黄光的1/3（中国科学院2020年视觉研究数据），所以实际观测到的是红光与散射光的叠加色。城市光污染会改变散射光比例，北京观测数据显示，光污染区粉紫色天空出现频率比郊区高37%（中国环境监测总站大前年统计）。早晚时段太阳高度角低于15度时，红光穿透大气柱长度增加2.3倍（NASA大气模型数据），此时紫光散射过度导致色彩过渡不自然，形成粉紫色渐变效果。