מי שהתמזל מזלו הספיק כבר לראות את תופעת ה- ״ירח האדום״ – מחזה מרהיב שקורה לעתים רחוקות בזמן ״ירח מלא״. לירח של כדור הארץ, שלנו, אין יכולת להפיץ אור, וזאת בניגוד לשמש שהיא כוכב בו מתרחשים תהליכים כימיים וגרעיניים רבים אשר גורמים לה לפלוט קרינה אלקטרומגנטית אל החלל. בשל כך, הירח מתנהג כמעין מראה, כלומר בזמן שאנחנו מסתכלים אל שמי הלילה ורואים ירח, אנחנו בעצם רואים אור שיצא מהשמש, פגע בפני הירח והוחזר לעינינו. התופעה הזו אינה קבועה בזמן והיא תלויה במיקומם של הירח, כדה״א והשמש, זה ביחס לזה.
כדור הארץ מוקף אטמוספירה המכילה אוויר המורכב מתערובת של גזים, ביניהם החמצן אותו אנחנו נושמים. לתערובת הזו יש את היכולת לגרום לתופעה פיסיקאלית שנקראת ״פיזור ריילי״. פיזור ריילי הוא תופעה שבה אור שעובר בגז מתפזר לכל עבר. תופעה זו תלויה באורך הגל (צבע) של האור. כאשר אור נכנס לאטמוספירה, אורכי הגל ה״כחולים״ יותר עוברים פיזור ריילי בעוד הצבעים האדומים מושפעים מהתופעה פחות.
מסיבה זו צבע השמים נראה כחול: אור השמש מגיע אל האטמוספירה ש״מפזרת״ את הצבעים הכחולים לכל הכיוונים. לצופה מהקרקע נדמה כאילו לשמים יש צבע כחול, כי גל זה הוא שמגיע לעיניהם מכל עבר. בשקיעה, בגלל הזווית הקטנה מאוד בין הקרקע לקרני השמש, האור עובר מרחק רב יותר באטמוספירה, הצבעים הכחולים מתפזרים לאורך יותר מרחק ורק הצבעים ה״אדומים יותר מגיעים לעיני הצופה. כך נראה שהשמש והשמים אדומים יותר בשקיעה. כלומר, אור כחול שעובר באוויר מתפזר לכל עבר, אור אדום שעובר באוויר ממשיך ישר.
תופעת הירח האדום בשמים נוצרת בשל מצב מיוחד מאוד של ליקוי ירח או לכל הפחות מצב הקרוב לליקוי ירח. בליקוי ירח, השמש, כדה״א והירח נמצאים כמעט לגמרי על ציר אחד, כאשר כדור הארץ באמצע. במצב זה מעט אור, אם בכלל, יכול להגיע אל הירח ולכן הירח ״לקוי״ (בליקוי חמה הירח הוא זה שבאמצע). במקרים מסוימים בהם מתרחש ליקוי ירח, בגלל המרחקים בין גרמי השמים כדור הארץ חוסם את רוב האור שמגיע מהשמש אל הירח אך כמות מסוימת של אור מצליחה לעבור מהשמש אל הירח בסמוך לכדור הארץ דרך האטמוספירה. האור הזה יוצא מהשמש ונע בחלל במשך 8 דקות בקירוב. הוא מגיע אל האטמוספירה ועובר פיזור ריילי, שמבחינה מעשית מפזר את האור הכחול ולא מאפשר לו להמשיך קדימה. אורכי הגל הארוכים יותר, האדומים, ממשיכים אל הירח פוגעים בו ומוחזרים לעינינו וכך מתקבל הירח האדום.
