Bức xạ bầu trời khuếch tán là bức xạ Mặt Trời tới bề mặt Trái Đất sau khi đã bị tán xạ khỏi chùm tia trực tiếp bởi các phân tử hoặc các hạt mịn trong khí quyển. Còn được gọi là bức xạ bầu trời, ánh sáng trời khuếch tán hay ngắn gọn là ánh sáng trời, nó là quá trình quyết định đến sự thay đổi các màu sắc của bầu trời. Xấp xỉ 23% trong tổng số bức xạ ánh sáng Mặt Trời tới trực tiếp bị loại bỏ khỏi chùm tia trực tiếp do tán xạ trong khí quyển; khoảng 2⁄3 lượng bức xạ tới này đến được bề mặt Trái Đất dưới dạng bức xạ photon bầu trời khuếch tán.[cần dẫn nguồn]Các quá trình tán xạ bức xạ chủ yếu trong khí quyển là tán xạ Rayleigh và tán xạ Mie: đây là các tán xạ đàn hồi, nghĩa là một photon ánh sáng có thể bị lệch khỏi đường đi của nó mà không bị hấp thụ và thay đổi bước sóng.Dưới một bầu trời âm u có nhiều mây che phủ, không có ánh sáng Mặt Trời trực tiếp và toàn bộ ánh sáng tới từ bức xạ bầu trời khuếch tán.