彩虹是由將太陽光分解成不同波長或顏色的水滴形成的。而我們平時看見的彩虹只是半弧形的，這是因為地平線擋住了它的下半部分。而太陽的高度可以決定彩虹弧度的多少，太陽在天空中越低，彩虹的底部就越高。因此站得越高，看到的彩虹弧度就越完整。

形成原因

由于地球表面是一個曲面并且被厚厚的大氣所覆蓋，雨后空氣中的水含量比平時高，當陽光照射入空氣中的小水滴時就形成了折射。同時由于地球表面的大氣層為一弧面從而導致了陽光在表面折射形成了我們所見到的弧形彩虹。

目擊現場

來自西澳大利亞州佩斯的攝影師科林-萊昂哈特在旅行經過科茨洛灘時，拍到了一個全圓形彩虹。

科林說：“我們當時在結束一次航拍的返程途中，直升機經過一片陣雨區。當我們穿過雨區邊緣的時候，太陽正在落山，位置很低，陽光正好打造出這一奇特的彩虹。它就在我們的正前方形成了。”

于是科林拿出相機，抓拍下了全圓形彩虹的形成過程。

據美國國家航空航天局介紹，全圓形彩虹現象和觀測者位置有很大關系，主要是由雨滴對陽光的內反射形成的。

形成條件

空中漂浮的小水滴就像一個個球形透鏡，陽光射入水滴后，經過折射、反射再折射出來，進入我們的眼睛。本來的白光進入水滴后，會像牛頓的三棱鏡實驗一樣，由于折射而分成不同的色光，所以彩虹才有不同的顏色。

空氣中布滿水滴，為什么我們只看到一道彩虹，而不是到處都有彩虹呢?這是因為光線入射水珠的位置，只有一個角度會讓折射出的光線強度最大(見圖A)。這就是解讀彩虹現象的最基本原理：入射光和眼睛見到色光的視線間有一個固定的夾角。

因此，并不是只有空中某些特別的水珠會產生彩虹，而是只有在特定角度的水珠所折射出來的色光才能進入我們的眼睛。這個角度和不同色光的折射率有關，例如紅光的折射率較小，夾角較大(約42°13')；反之，紫光折射率小，夾角就較小(約40°30')。這就造成紅色在上、紫色在下的彩虹。

因為陽光是平行入射，由上述原理和“并行線同位角相等”定理，進入眼中的色光會因為空氣中的水珠層厚度的增加而加強，這就是為什么大雨后的彩虹較清楚、小雨后的較淡薄的原因。

由于固定夾角的限制，當太陽在我們頭上時，折射的光線不能進入眼睛，所以看不到彩虹。必須到下午4點以后，彩虹才會在山巒或城市的天際出現，而且隨著時間越接近傍晚，彩虹的位置會越高，這也是前述基本原理的應用。

根據同樣的原理，考慮以通過眼睛平行于入射陽光的直線為軸，旋轉在你眼中造成彩虹的入射光線，這時，進入眼睛的折射色光，會轉出一個圓錐面。如果入射光與地面不平行(例如下午4點時)，這個圓錐面投射到我們眼里，看起來只是一段短圓弧。但是到了傍晚，陽光平行于地面時，我們眼中的彩虹，就幾乎是正半圓。

由于地球表面是一個曲面并且被厚厚的大氣所覆蓋，雨后空氣中的水含量比平時高，當陽光照射入空氣中的小水滴時就形成了折射。同時由于地球表面的大氣層為一弧面從而導致了陽光在表面折射形成了我們所見到的弧形彩虹。

科學證明，所有的彩虹都是全圓形的，只是我們平時無法從地面上看到。想要看到全圓形彩虹是非常難得的，必須具備“天時地利”的條件，所以通常只有飛行員才能見到這種自然奇觀。

相似現象

火焰彩虹

火焰彩虹，是極為少見的景象，只有太陽處于天頂，太陽光穿射過高海拔處的卷云，并且卷云富含冰晶時，火焰彩虹才有可能產生。火焰彩虹也叫彩虹云。

冰彩虹

氣象官員又將冰彩虹稱作"22度虹"，因為這種環形結構是在太陽周圍22度范圍內形成的。這種視覺現象是由大氣里的盤狀冰晶反射陽光形成的冰彩虹，這些冰晶所在的云團一般很薄，而且是一簇簇聚集在一起，常被稱作卷云。只有當太陽升得很高(大約位于地平線上方58度范圍內)，而且它發出的光正好從高空卷云里穿過時，才能看到這種罕見現象。太陽的高度決定了這種光暈的清晰度。而且卷云里的冰晶必須呈六邊形，而且薄薄的冰片必須與地面平行。

月亮彩虹

我們都知道，彩虹是經常在雨后出現的，而且經常會出現。但是，這種月亮彩虹并不經常被人們看到。因為月亮彩虹形成的條件比較少見，它一般都是在滿月或者是馬上就滿月的夜晚，而且還需要在月亮低垂的時候才會發生這種現象。這種月亮彩虹看起來特別的獨特，非常漂亮。最經常看到月亮彩虹的地方就是在美國的坎伯蘭大瀑布那里，還可以看到很漂亮的月亮彩虹。