Ban ngày, nếu ta nhìn bầu trời theo một phương tạo thành một góc α với phương của Mặt Trời, thì bức xạ càng bị phân cực khi phương quan sát di chuyển ra xa phương của Mặt Trời. Phương tán xạ ưu thế vuông góc với phương của Mặt Trời và tại phương đó độ phân cực ánh sáng do tán xạ Rayleigh là:[5]

P = sin 2 ⁡ α 1 + cos 2 ⁡ α {\displaystyle P={\frac {\sin ^{2}\alpha }{1+\cos ^{2}\alpha }}}

Vì tán xạ Rayleigh chiếm ưu thế, nên do đó ánh sáng trời tới từ phương vuông góc với phương của Mặt trời gần như phân cực hoàn toàn. Tán xạ Rayleigh tỷ lệ nghịch với lũy thừa 4 của bước sóng, nó tạo ra ánh sáng xanh lam, sự phân cực của ánh sáng này đôi khi được khai thác trong nhiếp ảnh để có được bầu trời xanh sâu hơn.