彩虹是圆形的，为什么我们只看到弧形？

看到彩虹就像是一种奖励。在猛烈的雷暴过后，看到一条穿过安静天空的七彩弧线真是太美了。但你可能会(或可能不会)惊讶地知道，彩虹并不是真正的弧形，也不是“弓形”。实际上，它们是完整的圆圈。

那为什么我们只看到了一个弧形呢？很多时候，我们看到的彩虹被地面和地平线部分遮挡了。要在其完整的圆形光辉中观察到它，你需要找到一个高的观察点。我们将解释这种现象是如何发生的。

介质很重要：在空气中，光线的速度是每秒186,000英里(每秒300,000公里)。但由于液态水更加密集，光线无法快速地穿过水。因此，一束在空气中迅速穿行的光线一旦撞到一块水，就会减速很多。

对于彩虹来说，进入单个水滴的阳光会弯曲或多次折射。首先，它在进入一个水滴时发生弯曲。之后，光线在水滴远侧的内壁上反弹，并重新进入空气。光线在退出时再次发生折射。

通过折射，水滴将阳光分离成其组成颜色。尽管看起来是白色的，阳光其实是可见光谱内所有颜色的混合物。

每个颜色都有不同的波长；最长的是红光，最短的是紫光。因为这些特性，当一束白色阳光进入水滴时，它的组成颜色会以不同的角度折射，并从水分子中退出。这就是为什么彩虹的所有颜色都被分成了独立的层。

如果你希望观察彩虹，你的眼睛必须朝向太阳的反方向，并且你面前需要有大量的空气中的水滴。一旦一束白光射入其中，它的组成颜色就会分散开来。

你能够感知其中一些颜色是由你的物理位置决定的。那幕液态水滴的每一滴都是一个微小的棱镜。它们将白光分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛蓝和紫色的光束。但你的眼球永远不会看到除一个颜色之外的其他颜色(如果有的话)。其他所有颜色都以错误的角度离开水滴，无法到达你的瞳孔。

紫色是彩虹上最低的颜色，因为紫光以最尖锐的角度(相对于其进入点)40度退出水滴。与此相反，处于彩虹顶部的红光在42度角返回你的方向。

这里的一个关键因素是反太阳点的位置。这是相对于你的视角，恰好在太阳的正对面或地面上的位置的点。在晴朗的日子里，你的影子头就标记着反太阳点。每个彩虹都是以这个非常点为中心的完美圆环。

然而，如果你站在地面上，你将无法看到圆环的下半部分。实际上，从这个角度来看，几乎所有下降到地平线以下的彩虹部分都不可见。这其中的一个原因是地球表面的接近限制了你视线范围内雨滴的数量和浓度。

因此，大多数人能够看到的彩虹的可见部分与太阳的位置直接相关。当我们的太阳邻居刚刚露出地平线时，反太阳点将相对较高，因此你有机会看到比太阳较高时更大的彩虹。

相反，如果太阳高于地平线42度以上，地面观察者将无法看到彩虹的任何部分。但当你在飞行器中飞行时，情况变得更有趣。在雨天或雾天，飞机乘客和飞行员偶尔会看到完整的圆形彩虹。更好的是，在2013年，摄影师Colin Leonhardt在绕着澳大利亚科茨洛海滩飞行时拍到了这张圆形双彩虹的照片。

最后，我们来谈谈一些看起来像彩虹但实际上不是的圆形多彩视觉幻觉。在你下次飞行时预订一个靠窗的座位，你可能会见证到一种“荣耀”。当你向下凝视云层或雾气时，这些紧密的圆圈会围绕反太阳点出现。与彩虹不同，荣耀是电磁波产生的。你可以从高山顶上看到荣耀。

还值得一提的是，有时会出现围绕太阳或月亮的多彩光环。这些神秘的光环是由光线和悬浮的冰晶相互作用产生的。