Jeff Waldstreicher, a NOAA Országos Meteorológiai Szolgálat meteorológusa ezt a választ adja.
az esőcseppeken áthaladó napfény szivárványokat okoz a refrakciónak nevezett folyamaton keresztül, amely a fény hajlítása, amikor az egyik közegről a másikra halad., Ez nem meglepő, ha egy parkoló szélén egy bevásárlókocsit tolunk: ha az egyik oldalon lévő kerekek a járdáról egy szomszédos füves területre gördülnek, akkor a kocsi a fű felé fordul. Ennek oka az, hogy a járdán mozgó kerekek gyorsabban tudnak gördülni, mint a fű kerekei.
szivárvány esetén, amikor a napfény eléri az esőcseppet, nem mozog olyan gyorsan a vízen, mint a légkörben, így kissé meghajlik. A fény ezután ismét bekapcsol, amint kilép az esőcsepp, majd vissza a levegőbe eredeti sebességével., Amikor a fény éppen derékszögben éri el az esőt,egy esőcseppen keresztül a szemünkbe csapódik, ami szivárványt lát.
de hogyan termel a” fehér ” napfény Többszínű szivárványt? A napfény, vagyis a “fehér” fény valójában különböző színű-piros, narancs, sárga, zöld, kék, indigó és ibolya-folytonos sávokból áll. Minden színnek eltérő hullámhossza vagy frekvenciája van, amely kissé másképp törik, amikor az egyik közegről a másikra halad. Ennek eredményeként, a fehér fény lehet bontani a komponens színeit azáltal, hogy áthalad bizonyos közegben., Például egy prizma szivárványt is létrehozhat, mert az üveg, mint a esőcsepp, kissé eltérő szögben hajlik a különböző fényszínekre.
a hosszabb hullámhossz nagyobb szögben hajlik, így a hosszabb hullámhossz kisebb, mint a rövidebb hullámhossz. Amikor a napfény eléri az esőcseppet, a vörös fényhullámok 42 fokos szögben hajlanak az eredeti irányuktól a naptól. A rövidebb lila fényhullámok csak 40 fokos szögben hajlanak. A többi színes fény frekvenciák vannak hajlítva szögek között a két., Ezért látjuk a szivárványokat folyamatos színsávként, tetején piros, alul pedig ibolya.
egy tipikus esőcsepp szintén gömb alakú, ezért a napfényre gyakorolt hatása szimmetrikus a csepp középpontját és a napot összekötő elképzelt tengely körül. Ennek a szimmetriának köszönhetően mindaddig, amíg az esőcsepp egy olyan látóvonal mentén néz ki, amely 40-42 fokos szöget tesz a nap irányával, a fény különböző színei láthatók lesznek., Így a szivárvány valójában egy kör, amely a megfigyelőtől-az úgynevezett antisolar ponttól-közvetlenül a nappal szemben lévő pontra összpontosul, 42 fokos szögsugárral.
valójában nem látjuk a teljes kört, mert a föld útba kerül. Minél közelebb van a nap a horizonthoz, annál több kört látunk. Naplementekor egy szivárvány teljes félkörét látnánk, amelynek tetején az ív 42 fokkal a horizont felett van. Minél magasabb a nap az égen, annál kevesebb szivárvány látható a horizont felett.