提到的现象非常准确——完整的彩虹应该是一个完整的圆形,但我们通常只能看到一半的圆弧,下半部分看起来像是“隐藏”了。原因如下:
彩虹是由阳光在雨滴中折射、反射和色散形成的。它的位置取决于两个关键因素:
人眼看到的彩虹是所有雨滴中以特定角度(约 42° 折射角)将光线反射到眼睛的点的集合。这些点连起来在几何上是一个圆锥面,你眼睛就是圆锥的顶点。
因为地面挡住了! 彩虹的光学圆锥是围绕太阳-观察者连线的轴对称的。理论上完整的彩虹环应该以“对日点”(太阳方向的反方向点)为圆心,在地平线以下也有一部分。
但当地面是平的(如平原、海洋上),地平线以下部分的光线路径会被大地或水面遮挡。 换句话说,形成下半圆彩虹的那些雨滴,它们应该位于地面以下,而实际上那里没有雨滴,只有土壤、建筑物或水面,所以光线无法从那个方向进入你的眼睛。
在高处(飞机、高山顶、高楼边缘)俯视下方有大量细小水滴(比如云层、瀑布水雾、人工喷泉)时,如果阳光角度合适,就可以看到整个圆环彩虹。
例如:
简言之,你无法看到彩虹的另一半,是因为那一半所需要的雨滴位于地平面以下,地面挡住了视线。若能俯视下方有雨滴的区域,理论上就可以看到一个完整的彩虹环。