映画的なロマンを取り払ったとき、物理学の世界では何が起きているのでしょうか。グリーンフラッシュの正体は、地球の大気が巨大な「プリズム」として機能することによって生じる大気屈折現象です。
太陽光は赤、橙、黄、緑、青、紫といった異なる波長の光が混ざり合った白色光です。日没時、太陽光は地表に対して非常に浅い角度で入射するため、昼間よりも遥かに厚い大気層を通過しなければなりません。このとき、「大気差（Atmospheric Refraction）」と呼ばれる現象により、光の屈折が生じます。波長が長い赤い光は曲がりにくく、波長が短い青い光ほど大きく曲がります。
その結果、太陽が水平線に沈み込む最後の瞬間、最も曲がりやすい短波長の光の像だけが水平線の上にわずかに残ることになります。本来であれば最も波長が短い「青」や「紫」が最後に見えるはずですが、これらの光は大気中の微粒子によって散乱（レイリー散乱）され、人間の目に届く前に減衰してしまいます。結果として、散乱されにくく、かつ屈折率の高い「緑色」の光だけが、日没のラスト1秒から2秒間に凝縮されて人間の網膜に届くのです。
