虹はなぜいつも弓のように曲がって現れるのでしょうか？

太陽の光が雨粒に入ると、中で一度反射し、屈折して外へ出てきます。この光は、太陽と正反対の側、つまり自分の頭の影が指す点から約42度離れた方向に最も多く集まります。その点から42度離れた場所をすべて結ぶと円になり、その円の上にある雨粒が虹となって輝きます。色によって屈折する度合いが少しずつ違うため、赤は外側、紫は内側に並びます。ときには、外側にもう一つ、淡い虹が現れることもあります。雨粒の中で二度反射した光が約51度の位置に作るもので、色の順番は逆になります。二つの虹の間の空がひときわ暗いのも、その間には届く光が少ないためです。

円の中心は太陽の反対側にあるので、太陽が出ているとき、中心は地平線の下にあります。太陽が昇ったばかりのときや沈むときには、中心が地平線に重なり、虹はほぼ半円に見えます。太陽が高くなるほど弓形の部分は低く小さくなり、太陽が42度より高く昇ると、地上からは虹が見えなくなります。真昼よりも午後の遅い時間に虹をよく見かけるのも、このためです。同じ理屈で、午後には東の空に、朝には西の空に虹が現れます。にわか雨が通り過ぎたら、太陽を背にして立ってみてください。

虹の端に向かって進めば届きそうですが、歩いていくと虹もその分だけ遠ざかります。虹は一か所にかかっている物体ではなく、太陽と自分の目がなす角度によって決まる光だからです。自分が動くと、42度の位置にある雨粒も変わるので、隣の人と自分は、実はそれぞれ別の雨粒が作った虹を見ています。車に乗っていると虹がずっとついてくるように見えるのも、このためです。

円の下側は地面のほうを向いていますが、目と地面の間には、光を返してくれる水滴がほとんどありません。目の前の下のほうまで水滴で満たされていれば、輪の続きがもっと見えるようになります。例えば、晴れた日に太陽を背にして庭のホースで水しぶきを広くまくと、地面のほうまで丸くつながった虹ができることもあります。