Le particelle di polvere, fumo e inquinamento diffondono la luce lunare attraverso l'atmosfera per farla apparire arancione, rossa o gialla mentre l'oggetto celeste sorge o tramonta sopra l'orizzonte. L'atmosfera è più spessa quando si osservano oggetti lungo il orizzonte anziché overhead, che rende anche gli oggetti più rossi e più grandi. La NASA definisce l'illusione della luna perché la luna non cambia mai colore.
Quando la luce del sole devia dalla luna e colpisce la Terra, le particelle nell'atmosfera diffondono la luce sull'estremità blu dello spettro dell'arcobaleno. La luce più rossa passa attraverso l'atmosfera, dando alla luna un aspetto arancione o rossastro vicino all'orizzonte. Poiché la luna piena è alta sopra vicino a mezzanotte, sembra essere bianca e più piccola. Se visto dallo spazio, la luna non cambia colore a causa delle condizioni atmosferiche.
Un'altra teoria sul perché la luna sembra arancione è dovuta alla convergenza della luce nella parte posteriore dell'occhio umano. Alberi e case di fronte a una luna che sorge o che tramonta danno all'oggetto l'aspetto di essere più grande. Il concetto è noto come un'illusione di Ponzo in cui i binari sembrano arrivare a un punto molto lontano. Un'altra illusione per la percezione umana è che il cielo appare piatto, quando in realtà è sferico.
