Tại sao cầu vồng lại tròn và thường kép?

Những cẩu vòng thông thường nhất được hình thành khi ánh sáng Mặt trời chiếu qua các hạt mưa. Các giọt mưa này có tác dụng giống như lăng kính và tán xạ ánh sáng Mặt trời thành quang phổ màu sắc quen thuộc: đỏ, cam, vàng, xanh lục, xanh lam, chàm, tím.

Cẩu vồng có hình tròn do có liên quan đến đặc tính hình học khi nhìn chúng. Bạn thấy một cái cẩu vồng khi Mặt trời ở phía sau lưng bạn và các hạt mưa thì ở trong các đám mây phía trước mặt bạn. Các tia sáng đi qua trên đẩu bạn từ phía sau, chiếu vào các hạt mưa, bị tán xạ thành màu sắc, phản xạ ra phía sau các hạt mưa rồi đi vào mắt bạn.

Mắt phải tiếp nhận các tia sáng chiếu tới từ hạt mưa theo một góc cụ thể để có thể nhận được màu sắc. Một cẩu vồng nhìn được chỉ được hình thành nếu các hạt mưa nằm đúng vị trí, nhờ đó sẽ có một góc nhất định giữa Mặt trời, giọt mưa và mắt bạn. Các góc này phải là góc cố định và các đặc tính hình học giữ cho góc này không đổi có liên quan tới một đường tròn.

Bạn chỉ có thể nhìn thấy một phẩn của đường tròn này nằm phía trên của đường chân trời. Nếu bạn tưởng tượng phẩn còn lại của đường tròn nằm ở đâu, bạn sẽ thấy là bạn có thể vẽ một đường thẳng từ Mặt trời xuyên qua đẩu bạn đến điểm giữa của hình tròn, mà một phẩn của nó chính là cẩu vồng.

Điều này nghe có vẻ thi vị, nhưng về mặt khoa học, không có hai người nào nhìn thấy cùng một cẩu vồng. Nếu ba người cùng nhìn vào cẩu vồng, mỗi người đều ở một góc đúng để nhìn thấy cẩu vồng đó. Đôi khi người ta còn nhìn thấy một cẩu vồng thứ hai bên ngoài cẩu vồng thứ nhất, một vòng tròn lớn hơn. Màu sắc ở cẩu vồng thứ hai này sắp xếp ngược lại, rất mờ ảo một cách khá đặc trưng.

Điều này xảy ra chính là ánh sáng đi cùng theo một con đường, nhưng tia sáng được phản xạ lại hai lẩn trong giọt mưa. Hai lẩn phản xạ đem lại hai hiệu quả: trật tự màu sắc bị lật ngược và trong mỗi lẩn phản xạ ánh sáng bị yếu đi, phân tán ra khỏi hạt mưa, làm cho cẩu vồng thứ hai mờ ảo và ít khi được nhìn thấy. Để tự kiểm chứng, vào lúc thời tiết ấm, bạn có thể tự tạo ra một cẩu vồng bằng ống tưới nước để sao cho nước phun ra thật đẹp và Mặt trời nằm đúng ở phía sau lưng bạn.