Các hạt bụi, khói và ô nhiễm khuếch tán ánh trăng qua bầu khí quyển để làm cho nó có màu cam, đỏ hoặc vàng khi thiên thể mọc lên hoặc lặn phía trên đường chân trời. Bầu khí quyển dày hơn khi quan sát các vật thể dọc theo đường chân trời chứ không phải trên cao, điều này cũng làm cho các vật thể có vẻ đỏ hơn và lớn hơn. NASA gọi đây là ảo ảnh mặt trăng vì mặt trăng không bao giờ thực sự thay đổi màu sắc.
Khi ánh sáng mặt trời lệch khỏi mặt trăng và chạm vào Trái đất, các hạt trong khí quyển sẽ phân tán ánh sáng ở đầu màu xanh lam của quang phổ cầu vồng. Ánh sáng đỏ hơn đi qua bầu khí quyển, làm cho mặt trăng có màu cam hoặc hơi đỏ ở gần đường chân trời. Khi trăng tròn ở trên cao gần nửa đêm, nó dường như có màu trắng và nhỏ hơn. Khi nhìn từ ngoài không gian, mặt trăng không đổi màu do điều kiện khí quyển.
Một giả thuyết khác giải thích tại sao mặt trăng có màu cam là do ánh sáng hội tụ ở phía sau mắt người. Cây cối và những ngôi nhà ở phía trước mặt trăng đang mọc hoặc đang lặn khiến đối tượng trông có vẻ lớn hơn. Khái niệm này được biết đến như một ảo ảnh Ponzo, trong đó các đường ray xe lửa dường như đi đến một điểm ở rất xa. Một ảo tưởng khác đối với nhận thức của con người là bầu trời có vẻ bằng phẳng, trong khi thực tế, nó là hình cầu.
