무지개는 왜 늘 활처럼 휘어서 뜰까요?

햇빛이 빗방울에 들어가면 안에서 한 번 반사되고, 꺾이면서 다시 나와요. 이 빛은 해와 정반대 쪽, 그러니까 내 머리 그림자가 가리키는 점에서 약 42도 벌어진 방향으로 가장 많이 모여요. 그 점에서 42도 떨어진 자리를 모두 이으면 원이 되고, 그 원 위의 빗방울들이 무지개로 빛나요. 색마다 꺾이는 정도가 조금씩 달라서 빨강은 바깥쪽, 보라는 안쪽에 놓여요. 가끔 바깥쪽에 흐린 무지개가 하나 더 뜨기도 해요. 빗방울 안에서 두 번 반사된 빛이 약 51도 자리에 만드는 것으로, 색 순서가 거꾸로예요. 두 무지개 사이 하늘이 유난히 어두운 것도 그 사이로는 빛이 덜 오기 때문이에요.

원의 중심이 해의 반대편이라, 해가 떠 있으면 중심은 지평선 아래에 있어요. 해가 막 뜨거나 질 때는 중심이 지평선에 걸려 무지개가 거의 반원으로 보여요. 해가 높아질수록 활은 낮고 작아지고, 해가 42도보다 높이 뜨면 땅에서는 무지개가 보이지 않아요. 한낮보다 늦은 오후에 무지개를 자주 만나는 것도 이 때문이에요. 같은 이치로 오후에는 동쪽 하늘에, 아침에는 서쪽 하늘에 무지개가 떠요. 소나기가 지나간 뒤 해를 등지고 서 보세요.

무지개 끝을 향해 가면 닿을 수 있을 것 같지만, 걸어가면 무지개도 그만큼 물러나요. 무지개는 한자리에 걸린 물체가 아니라, 해와 내 눈이 이루는 각도로 정해지는 빛이기 때문이에요. 내가 움직이면 42도 자리에 놓이는 빗방울도 바뀌어서, 옆 사람과 나는 사실 서로 다른 빗방울이 만든 무지개를 보고 있어요. 차를 타고 가면 무지개가 계속 따라오는 것처럼 보이는 것도 이 때문이에요.

원의 아래쪽은 땅을 향하는데, 눈과 땅 사이에는 빛을 돌려보낼 물방울이 거의 없어요. 물방울이 눈앞 아래쪽까지 차 있으면 고리가 더 이어져 보여요. 예를 들어 맑은 날 해를 등지고 정원 호스로 물보라를 넓게 뿌리면, 땅 쪽까지 둥글게 이어진 무지개가 생기기도 해요.