Il y a deux phénomènes qui jouent. D'abord, la réfraction, comme dit dans le message précédent, qui dévie les rayons selon leur longueur d'onde (la couleur). Quand le soleil passe sous l'horizon, il y a quand même quelques rayons qui nous en parviennent, les rayons qui ont été réfractés par l'atmosphère. Dans les couleurs de l'arc-en-ciel, les dernier à nous parvenir (les plus réfractés) sont les rayons bleu-violet.
Ensuite, la diffusion : la lumière interagit avec les impuretés contenues dans l'atmosphère, ce qui la diffuse dans toutes les directions. La lumière bleue est plus diffusée que la lumière rouge. C'est pour la que la ciel est bleu et non noir comme l'espace. C'est pour ça aussi que les couchers de soleil sont rouges : la diffusion enlève du bleu, en quelque sorte.
Du coup, la diffusion enlève du bleu (les petites longueurs d'onde) et la réfraction favorise les grandes longueurs d'onde : à la fin ce sont les longueurs d'onde intermédiaires qui sont favorisées, c'est du vert.
Je sais que le rayon vert est un "ultime sursaut lumineux" d'un astre
Non, ce n'est pas un "sursaur", le soleil ne devient pas plus brillant tout à coup, c'est juste un changement de couleur.