Bầu trời ban đêm không hoàn toàn tối tăm, ngay cả khi không có Mặt Trăng hoặc ánh đèn thành phố, có thể dễ thấy điều này vì nếu bầu trời đêm hoàn toàn tối, ta sẽ không thể phân biệt bầu trời với hình bóng của các vật thể và mặt đất (xem ảnh bên). Tuy nhiên, cũng có nghịch lý Olbers: với rất nhiều ngôi sao trên bầu trời đêm, chúng cũng không thể làm cho bầu trời đêm cực kỳ sáng.

Độ sáng của bầu trời cũng biến đổi nhiều trong suốt một ngày và nguyên nhân chủ yếu cũng khác nhau. Vào ban ngày khi Mặt Trời ở phía trên đường chân trời, sự tán xạ trực tiếp của ánh sáng Mặt Trời (sự tán xạ Rayleigh) là nguồn ánh sáng chủ yếu trên bầu trời, lấn át ánh sáng sao và của các thiên thể khác. Lúc chạng vạng, khoảng thời gian không lâu trước khi mặt trời mọc hoặc sau khi mặt trời lặn, khi vẫn còn ánh sáng Mặt Trời tán xạ trên khí quyển, độ sáng của bầu trời giảm dần theo từng giai đoạn của chạng vạng. Chạng vạng được chia làm ba giai đoạn dựa vào góc bên dưới đường chân trời của Mặt Trời, theo mỗi khoảng 6 độ.

Ngay sau khi mặt trời lặn là chạng vạng dân dụng, và giai đoạn này kết thúc lúc góc cao Mặt Trời xuống hơn -6°, dưới đường chân trời. Giai đoạn kế tiếp là chạng vạng hàng hải khi góc cao của Mặt Trời nằm giữa -6° và -12°, và giai đoạn cuối cùng là chạng vạng thiên văn, được định nghĩa là khoảng thời gian từ -12° tới -18°. Khi Mặt Trời xuống thấp hơn -18°, bầu trời đạt độ sáng tối thiểu, ban đêm bắt đầu.

Một vài nguồn sáng có thể được nhận diện là nguồn gốc của độ sáng tối thiểu của bầu trời, chẳng hạn ánh khí, cực quang, ánh sáng mặt trời tán xạ không trực tiếp, sự tán xạ của ánh sao, và ô nhiễm ánh sáng do con người.