La luna appare arancione quando la luce del sole che riflette attraversa una porzione più spessa dell'atmosfera terrestre. Generalmente, la luna appare arancione solo quando è vicina all'orizzonte.
I colori del cielo si verificano a causa della dispersione della luce bianca da parte dell'atmosfera terrestre. Il blu di un chiaro cielo diurno è dovuto alla diffusione di Rayleigh, una dispersione di luce dipendente dalla lunghezza d'onda che disperde le onde più corte e più blu rispetto a lunghezze d'onda rosse più lunghe. Vicino all'orizzonte l'atmosfera è più spessa e le lunghezze d'onda più corte si diffondono in tutte le direzioni, lontano dagli occhi degli spettatori, lasciando più lunghe lunghezze d'onda arancioni e rosse più visibili.
La luna è luminosa perché riflette la luce del sole, quindi gli stessi principi che causano i tramonti arancioni fanno sì che la luna appaia arancione vicino all'orizzonte. Mentre la luna si alza più in alto nel cielo, l'arancione sfuma in un bianco luminoso. I residenti di città e aree industriali osservano tramonti più rossi e una luna arancione più profonda a causa delle particelle aggiuntive nell'atmosfera dovute all'inquinamento.
Durante un'eclissi di luna piena, la luna appare rossa quando l'eclisse raggiunge il suo picco o la sua totalità. Per la totalità, la luce del sole che raggiunge la luna passa attraverso una striscia di aria densa, molto simile al tramonto, causando una luna arancione o rosso sangue. Se non ci fosse atmosfera, la luna sembrerebbe svanire completamente durante la totalità.
