天空亮度，表示天空散射光强的参数，同方向和高度有关。在给定高度上某方向的天空亮度，是从观测点沿该方向直至大气顶，单位立体角内的空气对观测点上同该方向垂直的平面上单位面积的照度。其单位为坎德拉/厘米2 (又称熙提)或坎德拉/米2。天空亮度的全天空积分，等于散射光形成的地面照度。它与以天空为背景的能见度，以及航空、航海、摄影、天文观测和其他通过大气进行的光学遥感等，都有直接关系。此外，天空亮度也受到气辉、间接散射的阳光、散射的星光、以及人为的光污染等因素的影响。
相关规律
天空亮度的精确计算比较复杂，根据简化条件下的计算值和实测值的分析对比，可以得出一些规律：
太阳所在的半个天空比较明亮；
太阳视高度愈低，天空亮度愈小，和太阳相对的半个天空更加明显；
偏离太阳方位90°的地方，亮度最小；
太阳方向附近，天空亮度大为增加，当大气浑浊时，此现象更加明显。
所有这些现象，都是大气分子和气溶胶粒子对光线散射的缘故。正因为气溶胶粒子对光波有强烈的前向散射作用（见大气散射），才使太阳方向附近的天空亮度增大；大气浑浊度增加则天空亮度增大；观测点高度增加则天空亮度减小。从地面观测，晴天的天空亮度可达1～3坎德拉/厘米2。从地平线观测，太阳圆面亮度约为1.6×105坎德拉/厘米2，月球圆面的亮度为 0.25坎德拉/厘米2。
影响因素
气辉是在上层大气发生的各种程序的总体名称，以来自太阳的紫外线为主要的驱动力量，结果则是发射出的一颗光子。气辉现象是瑞典科学家安德斯·埃格斯特朗在1868年首先确认的。
间接散射的阳光
间接散射的阳光主要来自大气层本身和从太空的反射。在日落后，太阳虽然已经西沉，但其光线依然照亮上层大气。这部分的散射光强度会随着太阳在地平线的下降迅速减少。当太阳的平均海拔低于-6°时，天顶的大气层99%处于地球的阴影内，但地平面沿线的大气仍有35%被直接照亮，直到太阳抵达-12°。从-12°到-18°，只有地平面上方高处的大气层被照亮。在太阳位置低于-18°后，所有直接照射的光都终止，标志着天文黑夜的开始。
来自地球之外的散射光
星光和银河系的漫射光也会被空气中的分子散射。研究发现，直至V星等16的恒星都对散射的星光有所贡献，但其他天体如星系和星云对天空亮度的贡献则相对较小。
光污染是城市化地区天空亮度不断增加的主要来源。在人口稠密的地区，夜晚的天空亮度可能是无光污染时的5倍至50倍。光污染的影响在整个晚上都可能超过自然光源，包括月光。
曙暮光是太阳在地平面下不同角度时的天空亮度变化。它分为三个阶段：民用曙暮光（太阳在地平线下6°）、航海曙暮光（太阳在地平线下6°至12°）和天文曙暮光（太阳在地平线下12°至18°）。在这些阶段中，气辉现象的发射线，如钠的黄色和氧原子的红色谱线，对天空的颜色有显著影响。当太阳位置低于-12°时，气辉的绿色谱线成为主要的光源，同时大气散射的星光也开始显现。
相对的贡献
在没有月光和光污染的条件下，气辉和黄道光是天空亮度的主要自然来源。它们的贡献随着一年中的时间、太阳活动和观测者的纬度而变化。例如，气辉的贡献在太阳活动极大期约为270S10单位，而黄道光的强度则取决于观测点在天空中的黄道纬度和经度。在极端情况下，天顶的自然亮度可以高达约21.0 mag/arcsec²，是平常条件下亮度的两倍。