El arcoíris se forma cuando la luz solar entra en gotas de agua en suspensión en el aire, se refracta al entrar, se refleja en la superficie interior de la gota y se refracta de nuevo al salir. Cada color del espectro se refracta en un ángulo ligeramente diferente, separando la luz blanca en sus componentes.
El ángulo entre la luz solar incidente y la luz que llega a tus ojos después de pasar por la gota es de aproximadamente 42 grados para la luz roja y 40 grados para la violeta. Por eso el rojo siempre aparece en el exterior del arcoíris y el violeta en el interior.
El arcoíris no existe en un lugar físico fijo. Es una dirección de visión: siempre está exactamente a 42 grados del punto antisolar, que es el punto del cielo directamente opuesto al sol respecto a tus ojos. Esto significa que cada observador ve un arcoíris diferente, formado por gotas diferentes.
La forma semicircular se debe a que el punto antisolar está generalmente bajo el horizonte cuando el sol está en el cielo. Si estuvieras en un avión o en una montaña alta con el sol bajo, podrías ver un arcoíris completo circular.
El arcoíris no está en el cielo. Está en la dirección en que miras. Dos personas de pie juntas ven arcoíris formados por gotas distintas. Cada arcoíris es privado e intransferible.